[發明專利]一種基于微波-石墨烯復合相變材料體系的儲能方法

在審

• 申請號: 201910592743.5
• 申請日: 2019-07-03
• 公開（公告）號: CN110205102A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 韓曉剛;楊超;楊恒瑞;吳曉東;張凡
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種基于微波?石墨烯復合相變材料體系的儲能方法，先將相變材料與石墨烯混合制得復合相變材料；然后使用微波對制備的復合相變材料進行加熱用于儲能。解決用熱等待時間久的問題，快捷，便利；復合材料依然保留了相變材料儲熱時間長，降溫慢的特性，且循環壽命長。吸波材料不僅僅局限于石墨烯，介電損耗大的物質都有可能作為吸波材料添加進入相變材料，從而達到微波中快速加熱，相變材料進行儲熱的效果。因此該方法適用范圍廣，效果好。

技術領域

本發明屬于石墨烯應用技術領域和能量轉換與存儲技術領域，具體涉及一種基于微波-石墨烯復合相變材料體系的能量轉換與存儲的方法。

背景技術

相變材料作為潛熱儲存的介質，在一定溫度范圍內，發生固相和液相的轉變，在這個過程中，材料吸收或釋放大量的熱。相比一般的顯熱儲熱材料，相變儲熱材料具有更高的儲能密度，并且在其相變吸收或者釋放熱能時可以保持溫度恒定。這種高儲能密度和恒溫吸/放熱性能在節能減排和清潔能源利用中有極大的應用空間。目前相變儲熱方法都是采用電爐絲加熱塊體或封裝于塊體載體的相變材料，由于相變材料和/或載體材料導熱性差，儲熱過程中相變材料出現溫度梯度，即相變材料表面溫度已經達到溫度上限，而內部還沒有達到規定儲熱溫度，從而降低了儲熱材料的實際利用率。所以，需要一種新的加熱儲熱機制或方法來改善儲熱材料的實際利用率。基于之前的研究，我們發現石墨烯有著優異的吸收微波而發熱的性能，

發明內容

本發明針對上述現有相變儲熱技術的不足，提出了一種高效儲熱的新機制。本發明利用這一原理提出了一種新的能量轉換和存儲新機制。石墨烯吸波領域和儲熱領域的交叉應用卻鮮有研相變儲熱材料里混合石墨烯，儲熱轉換為熱能領域有得天獨厚的優勢，不僅是復合相變材料具有了吸波發熱儲熱性能，而且相比普通相變儲熱材料具有更優異的導熱性能和穩定的吸放熱循環性能。

加熱迅速且材料受熱均勻，保溫時間持久，可反復利用，循環壽命好，加熱條件容易達到，有廣闊的應用前景。

本發明采用以下技術方案：

一種基于微波-石墨烯復合相變材料體系的儲能方法，包括以下步驟：

S1：將石墨烯與相變材料混合制得復合相變材料，相變材料包括石蠟、水合醋酸鈉、水合硝酸鎂、水合氫氧化鋇、2，2-二羥甲基丙酸中的至少一種；

S2：對步驟S1制備的石墨烯復合相變材料進行電能驅動的微波輻照，石墨烯吸收微波產生熱并傳導至復合相變材料，將電能經微波/石墨烯作用轉換為熱能并存儲于該石墨烯復合相變材料。

具體的，步驟S1中，相變材料與石墨烯的質量比為1：(0.01～0.05)。

具體的，步驟S1中，將相變材料熔化后添加石墨烯并充分攪拌至完全分散，自然冷卻后制得復合相變材料；或將相變材料和石墨烯機械混合后再熔化、攪拌制得復合相變材料。

進一步的，加熱溫度可高于相變材料相變溫度，加熱至完全熔化，攪拌時間為10～15min。

進一步的，步驟S1中，石墨烯包括膨脹石墨、熱剝離石墨烯、機械剝離石墨烯、液相剝離石墨烯、高溫碳化石墨烯、3D石墨烯、氧化石墨烯、還原氧化石墨烯和CVD石墨烯中的至少一種。

更進一步的，石墨烯為粉體或薄膜。

具體的，步驟S2中，微波發生器的功率為0.5～15kW，作用時間為20～360s。

與現有技術相比，本發明至少具有以下有益效果：

本發明一種基于微波-石墨烯復合相變材料體系的儲能方法，由于加入吸波材料，復合材料可以在微波中可以被快速加熱，完成相變材料儲熱過程快捷、便利；復合材料依然保留了相變材料儲熱時間長，降溫慢的特性，且循環壽命長。