[發明專利]一種椰殼炭基復合相變儲熱材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710959059.7
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN107936927A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 李傳常;謝寶珊;陳薦
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于儲熱材料制備技術領域，尤其涉及一種椰殼炭基復合相變儲熱材料及制備方法。

背景技術

無水箱太陽能熱水器作為一種新興的太陽能熱水器受到廣泛的關注，其將相變儲熱材料置于真空集熱管內來替代傳統水箱儲存熱量，因無需攜帶笨重的水箱，不僅可以方便的安放在屋頂，更可以安裝在陽臺、窗戶外沿，與建筑結為一體。但相變材料存在自身導熱性能差、相變時體積膨脹易導致真空管出現“爆管”泄漏等問題，嚴重影響其應用。

目前，主要采用金屬多孔材料和非金屬多孔材料(粘土礦物、石墨烯等)作為支撐基體試圖解決以上問題。金屬多孔材料可以很好的提高相變材料的導熱性能，但是金屬基多孔材料會增加復合相變儲熱材料的質量，影響無水箱太陽能熱水器的輕便性，而且金屬基多孔材料較大的熱膨脹性也會導致“爆管”問題；非金屬多孔材料中的粘土礦物雖然可以防止相變材料的泄漏，但不能很好的提高復合相變儲熱材料的導熱性能；石墨烯可以有效的提高復合材料的導熱性能及能防止相變泄漏，但是石墨烯會降低相變材料結晶度，進而導致相變材料單位質量儲能密度減少，不僅如此，石墨烯制備過程繁瑣、材料成本高，在無水箱太陽能熱水器中實用型差。因此，需要開發一種價格低廉、簡單易得的支撐基體材料，用來復合相變材料以制備高性能（高儲能密度和高導熱系數）的相變儲熱材料，同時在無水箱太陽能熱水器中不出現泄漏以及“爆管”現象。

發明內容

本發明的目的在于提供一種椰殼炭基復合相變儲熱材料及制備方法，克服現有復合相變儲熱材料無水箱太陽能熱水器中存在的問題。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明一種椰殼炭基復合相變儲熱材料，所述的儲熱材料由硬脂酸與椰殼炭按質量比1-4 : 1而成。

本發明一種椰殼炭基復合相變儲熱材料，所述椰殼炭為經H₂O₂溶液羥基化處理后的椰殼炭。

本發明一種椰殼炭基復合相變儲熱材料的制備方法，包括以下步驟。

步驟一：椰殼炭的羥基化處理

取椰殼炭與H₂O₂溶液混合，置于微波爐中微波處理1-5 min，冷卻、過濾后用去離子水洗滌干凈，在115°C下干燥6~12 h，得到羥基化椰殼炭，備用。

步驟二：復合相變材料的制備

按質量比1-4 : 1分別稱取硬脂酸和步驟一所得羥基化椰殼炭，盛入反應器中，抽真空至容器內壓力為-0.1 MPa后，置于加熱型超聲波清洗器中于60-95°C維持20-40 min后，停止抽真空，使空氣返回容器中，超聲處理5~8 min，取出容器中的混合物，冷卻，80-90°C條件下熱過濾24 h，得到所述椰殼炭基相變儲熱材料。

本發明一種椰殼炭基復合相變儲熱材料的制備方法，步驟一中，所述椰殼炭粒度為10-100目。

本發明一種椰殼炭基復合相變儲熱材料的制備方法，步驟一中，椰殼炭與H₂O₂按質量比1 : 1-3混合，H₂O₂的質量百分濃度為5-30%。

本發明一種椰殼炭基復合相變儲熱材料的制備方法，步驟一中，微波處理功率為400-700 W，微波處理時間為1-5 min。

本發明的有益效果在于：（1）采用簡易的方法，對椰殼炭進行羥基化處理，可以大幅度提高椰殼炭對硬脂酸的負載量，同時提高椰殼炭對硬脂酸的結合能力防止其相變時泄漏；（2）采用椰殼炭可以提高相變材料的導熱系數；（3）椰殼炭密度0.50 g-0.70 g/cm³小于硬脂酸密度0.85 g/cm³，不會增加單位體積的質量，可以實現無水箱太陽能熱水器的輕便性；（4）利用價格低廉、簡單易得的椰殼炭為支撐基體，大大降低了復合相變儲熱材料的價格，可很好的應用于無水箱太陽能熱水器。

具體實施方式

下面以具體實施方式對本發明進行進一步的詳細說明，但不代表本發明的范圍僅限于以下實例。

實施例1