[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于太陽(yáng)能木材干燥的相變儲(chǔ)熱材料及制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611154080.1
• 申請(qǐng)日: 2016-12-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108219751A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳瑤;高建民;于海濤;孟楊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K5/06
• 分類號(hào): C09K5/06
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用于太陽(yáng)能木材干燥的相變儲(chǔ)熱材料及其制備方法，該相變儲(chǔ)熱材料由硬脂酸和膨脹石墨通過(guò)機(jī)械混合與熔融吸附法制備而成。此方法制備的太陽(yáng)能相變儲(chǔ)熱材料，硬脂酸能夠有效的填充在膨脹石墨的孔隙中，膨脹石墨與硬脂酸復(fù)合后沒(méi)有發(fā)生化學(xué)變化；復(fù)合材料的融化和凝固相變溫度分別為52.74℃和53.70℃，融化和凝固相變潛熱分別為169.90 J/g和166.10 J/g；與硬脂酸相比稍有降低，仍滿足實(shí)際應(yīng)用需求。制備的復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料經(jīng)500次和1000次熱冷循環(huán)后具有良好的熱循環(huán)穩(wěn)定性。與硬脂酸相比，制備的復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料儲(chǔ)、放熱時(shí)間分別縮短了39.74%和45.09%，有效提高了儲(chǔ)/放熱效率。膨脹石墨的添加改善了硬脂酸放熱不均問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能相變儲(chǔ)熱材料，具體是一種應(yīng)用于太陽(yáng)能木材干燥的相變儲(chǔ)熱材料及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著化石能源的日益短缺和環(huán)境污染的日漸嚴(yán)重，節(jié)能環(huán)保、利用新能源成為當(dāng)代研究的熱點(diǎn)課題之一。木材干燥是木材工業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)必要環(huán)節(jié)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中大部分采用的是熱力干燥，是木材加工中能耗最高的環(huán)節(jié)。因此今后木材干燥的變化可能不是木材干燥的方式方法，而應(yīng)該是所需能源的不斷變化從而影響整個(gè)干燥行業(yè)。

太陽(yáng)能是一種清潔、無(wú)污染的可再生能源，但由于地域性的影響，我國(guó)太陽(yáng)能資源在不同地區(qū)太陽(yáng)能的輻射量也不同，其中西藏西部太陽(yáng)能資源最為豐富而四川和重慶等地區(qū)太陽(yáng)能資源則相對(duì)匱乏。此外晝夜和季節(jié)的交替，造成了太陽(yáng)能資源的隨機(jī)性較大、可用量不穩(wěn)定。在綠色發(fā)展理念深入人心的今天，太陽(yáng)能光熱利用技術(shù)對(duì)于木材工業(yè)節(jié)能環(huán)保具有重要意義。提高太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，儲(chǔ)熱技術(shù)變得不可或缺。目前我國(guó)太陽(yáng)能儲(chǔ)熱技術(shù)多集中在低溫和高溫儲(chǔ)熱領(lǐng)域中，在太陽(yáng)能干燥領(lǐng)域中的應(yīng)用較少。儲(chǔ)熱材料是儲(chǔ)熱技術(shù)的核心和基礎(chǔ)。因此研發(fā)適宜太陽(yáng)能木材干燥用的新型儲(chǔ)熱材料，對(duì)于提高干燥系統(tǒng)的能源利用率和降低傳統(tǒng)木材工業(yè)的能耗具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種太陽(yáng)能木材干燥水箱相變儲(chǔ)熱材料，該儲(chǔ)熱材料的相變溫度與太陽(yáng)能木材干燥儲(chǔ)熱水箱的工作溫度相吻合，相變潛熱較高，無(wú)過(guò)冷和相分離現(xiàn)象，儲(chǔ)/放熱效率高，熱穩(wěn)定性好。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種應(yīng)用于太陽(yáng)能木材干燥的相變儲(chǔ)熱材料，其具體步驟如下：該相變儲(chǔ)熱材料由硬脂酸和膨脹石墨復(fù)合而成，硬脂酸和膨脹石墨的比例為6:1-11:1，二者混合后機(jī)械攪拌20min，待混合均勻后將其放入-0.1MPa，75℃的真空干燥箱中吸附12h，且每隔2小時(shí)攪拌一次，每次攪拌2min。冷卻至室溫，即制得硬脂酸/膨脹石墨復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料。制備的復(fù)合相變材料融化和凝固相變溫度分別為52.66-52.77℃和53.66-53.77℃；融化和凝固相變潛熱分別為165.10 -173.60 J/g和158.20-168.60J/g。

其中，所采用的膨脹石墨是由可膨脹鱗片石墨在60℃的條件下真空干燥12 h。每次稱取2-3g可膨脹鱗片石墨置于高溫陶瓷坩堝中，在800℃馬弗爐中熱處理60 s，制備而成的疏松多孔的膨脹石墨。

其中，硬脂酸與膨脹石墨的混合比例為6:1-11:1，最優(yōu)混合比例為9:1。

其中，將制得的硬脂酸/膨脹石墨復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料封裝在太陽(yáng)能儲(chǔ)熱水箱中，通過(guò)儲(chǔ)放熱試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)。

相變儲(chǔ)熱技術(shù)是利用相變材料的潛熱進(jìn)行能量的儲(chǔ)存，本發(fā)明采用相變儲(chǔ)熱技術(shù)，將硬脂酸與膨脹石墨通過(guò)熔融共混、物理吸附的方式制備出一種高效、穩(wěn)定的相變儲(chǔ)熱材料，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）該相變儲(chǔ)熱材料封裝效果良好，硬脂酸均勻的吸附在膨脹石墨的孔隙中，未見(jiàn)富余的硬脂酸團(tuán)聚集在其表面，沒(méi)有滲漏。硬脂酸與膨脹石墨的物相結(jié)構(gòu)保存較好，復(fù)合后沒(méi)有發(fā)生化學(xué)變化產(chǎn)生新物質(zhì)，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。