[發明專利]一種復合儲能材料的制備和應用

有效

• 申請號: 201910208077.0
• 申請日: 2019-03-19
• 公開（公告）號: CN111718690B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 史全;張燕薇
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明公開了一種碳導熱劑/硅氧化合物/有機相變復合儲能材料的制備方法。該制備方法結合溶膠凝膠法和真空浸漬法，首先從含硅物質中提取的硅氧化合物為支撐載體，并在其中加入碳導熱添加劑，混合均勻，然后，在真空條件下浸滲封裝有機相變材料，定型合成一種復合相變儲能材料。本方法合成的復合材料對有機相變材料進行了良好封裝，有效解決了泄露問題；同時又具有相變潛熱穩定、穩定性好的優點；此外碳導熱劑具有高導熱性，大幅度增強了復合材料的導熱性能，易于其在儲能方面的應用。

技術領域

本發明屬于一種可用作儲能相變材料的碳導熱劑/硅氧化合物/有機相變復合材料的制備方法，特別涉及在溶膠凝膠法合成多孔狀硅氧化合物中添加碳導熱劑，包覆有機相變材料的有機/無機復合相變材料制備方法。

背景技術

隨著人類社會經濟的不斷發展及能源的大量消耗，節能與環保、新能源的開發利用以及提高能源利用已成為研究開發的重點，利用儲能材料實現能量供應與需求的平衡，能有效提高能源利用效率，達到節能環保的目的，因此受到廣泛關注。能源在開發﹑轉換﹑運輸和利用過程中，供需之間常常存在數量上﹑形態上和時間上的差異。能量儲存技術利用特殊的裝置和手段，在能量富余的時候把能量轉化為自然條件下比較穩定的存在形式儲存起來，在不足時釋放出來，解決能量供求的間歇性和不匹配性的問題，可以顯著提高能源的利用率，達到節能減排的目的。

相變儲能技術廣泛應用于各領域，相變儲能材料的種類主要包括無機材料、有機材料和混合材料。這三類相變儲能材料的作用效果存在本質上的差異，因此，選取相變儲能材料應考慮經濟價值和化學性質穩定性等。在眾多相變材料中，有機類相變材料具有潛熱高、熱穩定性好、化學穩定性好、無毒、幾乎沒有過冷現象、價格低廉等優異特點。

本發明添加碳導熱劑，與硅氧化合物復合為載體材料，浸滲封裝定型有機相變材料，采用溶膠凝膠法和真空浸漬法結合可制得有機/無機復合相變材料。此產物相變材料含量高、相變焓高、導熱效果好、熱穩定性好，在儲能方面能夠發揮優異性能。

發明內容

發明提出了通過溶膠凝膠法從含硅原材料中提取硅氧化合物，添加碳導熱添加劑，制備混合物為支撐載體，包覆封裝有機相變材料，通過真空浸漬法合成一種碳導熱劑/硅氧化合物/有機相變復合材料。

本發明合成碳導熱劑/硅氧化合物/有機相變復合材料包括以下步驟：

(1)將含硅原材料與相應的堿液混合反應，形成硅酸鹽溶膠，過濾。

(2)將所得濾液加入一定質量的碳導熱劑，經超聲處理，得混合溶液。

(3)將相應的酸與所得溶液反應，制得絮狀沉淀，經過多次洗滌及減壓抽濾，得碳導熱劑/硅氧化合物，置于恒溫干燥箱中干燥。

(4)將(3)中所得碳導熱劑/硅氧化合物混合物與一定量有機相變材料在室溫下混合，將此混合物置于真空干燥箱中真空浸漬，得到碳導熱劑/硅氧化合物/有機相變復合材料。

進一步地，所制備碳導熱劑/硅氧化合物/有機相變復合材料所采用的硅源之一為無機硅膠副產物、石英砂、干燥器廢硅膠、硅樹脂。

進一步地，所制備碳導熱劑/硅氧化合物/有機相變復合材料所采用的含碳導熱劑為石墨片、石墨粉、碳納米管或膨脹石墨中的一種或多種。

進一步地，所制備碳導熱劑/硅氧化合物/有機相變復合材料所采用的有機相變材料為十四酸、石蠟、正二十烷或十八醇中的一種或多種。

進一步地，所制備碳導熱劑/硅氧化合物/有機相變復合材料所采用的酸為鹽酸、冰乙酸或硫酸中的一種或多種，濃度介于20％～40％。

進一步地，所制備碳導熱劑/硅氧化合物/有機相變復合材料所采用的強堿為氫氧化鈉、或氫氧化鉀、或碳酸鈉、或碳酸鉀中的一種或多種，純度為分析純。

進一步地，所述步驟(1)中調節的pH值為9～11，陳化時間1～5小時(h)。