[發明專利]一種多孔細菌纖維素復合相變儲熱材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201910584821.7
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN110157381A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 趙磊
• 申請（專利權）人: 山東知能新能源科技有限公司
• 主分類號: C09K5/02
• 分類號: C09K5/02;C09K5/06
• 代理公司: 常州市權航專利代理有限公司 32280
• 代理人: 張佳文

本發明屬于相變儲熱材料技術領域，具體涉及一種多孔細菌纖維素復合相變儲熱材料及其制備方法。該復合相變儲熱材料，按質量分數計，包括：無機水合鹽類相變材料50?80 wt%，多孔細菌纖維素5?45 wt%，表面活性劑5?8 wt%。該復合材料以多孔細菌纖維素為支撐材料，無機水合鹽為相變材料，通過多孔的毛細吸附作用及表面活性劑的自組裝作用，無機水合鹽進入多孔的細菌纖維素得到復合的相變材料。本發明在表面活性劑的幫助下，通過超聲作用得到穩定的乳液，將熔融的無機水合鹽相變材料如六水氯化鈣或其它水合鹽，加入乳液中得到混合溶液；然后將多孔細菌纖維素放置在溶液中，置于真空烘箱中，得到相變潛熱高、導熱性能好且成本低廉的新型復合定形相變儲熱材料。

技術領域

本發明屬于相變儲熱材料技術領域，具體涉及一種多孔細菌纖維素復合相變儲熱材料及其制備方法。

背景技術

隨著經濟社會的發展資源的消耗也越來越大，有效利用資源成為各國追求的目標。相變技術利用相變材料（Phase change materials, PCMs）的蓄熱儲能功能對能量進行管理。因此，相變技術在工業余熱回收、太陽能利用、建筑節能和大體積混凝土水化熱控制等領域得到了廣泛的應用。相變儲能材料作為一種清潔高效的熱能儲存材料，具有移峰用電峰谷、降低電力負荷和節約電能等優點，其在熱儲能、建筑節能、電力調峰等方面具有廣闊的應用前景。

近年來，各國研究者用各種方法對相變材料進行復合定型。制備定型相變材料的常用方法，有直接吸附法、膠囊包覆法和溶膠-凝膠法等等。針對水合無機鹽的導熱率低的不足，通常加入膨脹石墨或者其它導熱性高的材料。其中，細菌纖維素（BC）是通過生物發酵過程產生的一種天然纖維。BC作為一種新型生物納米材料，由于其具有價格低廉、機械強度高、比表面高和充足的孔隙率、來源豐富等優勢而引起廣泛的關注。由于BC是具有一維多孔網狀結構，且有充足的孔結構，適合作為碳納米材料。近幾年，BC作為碳納米纖維被廣泛應用于能源轉化和儲存領域。通過簡單的高溫碳化后得到了高度石墨化的纖維結構，具有三維的多孔性結構、高比表面積和導熱性。

本發明利用細菌纖維素的多孔結構提高封裝效果，并且利用細菌纖維素的高熱導率增強復合定形相變材料的導熱性能。該復合定形相變材料一方面通過多孔材料的毛細吸附作用將無機水合鹽吸附入其多孔結構中，并進一步通過表面活性劑的親水親油基團增強無機水合鹽與多孔材料內表面的作用力，從面使無機水合鹽相變材料牢固地附著于多孔材料中，形成性能穩定的復合定形相變儲熱材料。另一方面，多孔材料的高導熱性能也會提高復合定形相變熱材料的導熱性能，進一步提高內部相變材料的儲熱和放熱速率。

發明內容

本發明的目的是提供一種新的復合定形相變儲熱材料。該復合定形相變儲熱材料以多孔細菌纖維素為支持材料，無機水合鹽為相變材料，表面活性劑起到自組裝的作用，其具有優良的導熱性能和相變儲熱性能。

本發明的另一個目的在于一種多孔細菌纖維素復合相變儲熱材料的制備方法。

實現本發明目的而采用的技術方案為：一種多孔細菌纖維素復合相變儲熱材料，該復合相變儲熱材料，按質量分數計，包括：無機水合鹽類相變材料50-80 wt%，多孔細菌纖維素5-45 wt%，表面活性劑5-8 wt%。

優選地，本發明所述的無機水合鹽類相變材料選自Ba(OH)₂·8H₂O，Na₂SO₄·10H₂O，CaCl₂·10H₂O，Na₂HPO₄·10H₂O，Na₂CO₃·10H₂O中的一種或二種以上；

本發明所述的多孔細菌纖維素具有多孔結構和納米纖維網絡結構；

本發明所述的表面活性劑選自OP-10，十二烷基苯硫酸鈉，十二烷基硫酸鈉，CTAB中的一種或二種以上。