[發(fā)明專利]一種基于微波-石墨烯復(fù)合相變材料體系的儲(chǔ)能方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910592743.5
• 申請日: 2019-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN110205102A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓曉剛;楊超;楊恒瑞;吳曉東;張凡
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K5/06
• 分類號(hào): C09K5/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 高博

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

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石墨烯應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域和能量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于微波-石墨烯復(fù)合相變材料體系的能量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)的方法。

背景技術(shù)

相變材料作為潛熱儲(chǔ)存的介質(zhì)，在一定溫度范圍內(nèi)，發(fā)生固相和液相的轉(zhuǎn)變，在這個(gè)過程中，材料吸收或釋放大量的熱。相比一般的顯熱儲(chǔ)熱材料，相變儲(chǔ)熱材料具有更高的儲(chǔ)能密度，并且在其相變吸收或者釋放熱能時(shí)可以保持溫度恒定。這種高儲(chǔ)能密度和恒溫吸/放熱性能在節(jié)能減排和清潔能源利用中有極大的應(yīng)用空間。目前相變儲(chǔ)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(dǎo)熱性差，儲(chǔ)熱過程中相變材料出現(xiàn)溫度梯度，即相變材料表面溫度已經(jīng)達(dá)到溫度上限，而內(nèi)部還沒有達(dá)到規(guī)定儲(chǔ)熱溫度，從而降低了儲(chǔ)熱材料的實(shí)際利用率。所以，需要一種新的加熱儲(chǔ)熱機(jī)制或方法來改善儲(chǔ)熱材料的實(shí)際利用率?；谥暗难芯?，我們發(fā)現(xiàn)石墨烯有著優(yōu)異的吸收微波而發(fā)熱的性能，

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有相變儲(chǔ)熱技術(shù)的不足，提出了一種高效儲(chǔ)熱的新機(jī)制。本發(fā)明利用這一原理提出了一種新的能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)新機(jī)制。石墨烯吸波領(lǐng)域和儲(chǔ)熱領(lǐng)域的交叉應(yīng)用卻鮮有研相變儲(chǔ)熱材料里混合石墨烯，儲(chǔ)熱轉(zhuǎn)換為熱能領(lǐng)域有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，不僅是復(fù)合相變材料具有了吸波發(fā)熱儲(chǔ)熱性能，而且相比普通相變儲(chǔ)熱材料具有更優(yōu)異的導(dǎo)熱性能和穩(wěn)定的吸放熱循環(huán)性能。

加熱迅速且材料受熱均勻，保溫時(shí)間持久，可反復(fù)利用，循環(huán)壽命好，加熱條件容易達(dá)到，有廣闊的應(yīng)用前景。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于微波-石墨烯復(fù)合相變材料體系的儲(chǔ)能方法，包括以下步驟：

S1：將石墨烯與相變材料混合制得復(fù)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(fù)合相變材料進(jìn)行電能驅(qū)動(dòng)的微波輻照，石墨烯吸收微波產(chǎn)生熱并傳導(dǎo)至復(fù)合相變材料，將電能經(jīng)微波/石墨烯作用轉(zhuǎn)換為熱能并存儲(chǔ)于該石墨烯復(fù)合相變材料。

具體的，步驟S1中，相變材料與石墨烯的質(zhì)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?jǐn)嚢柚镣耆稚ⅲ匀焕鋮s后制得復(fù)合相變材料；或?qū)⑾嘧儾牧虾褪C(jī)械混合后再熔化、攪拌制得復(fù)合相變材料。

進(jìn)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(shí)間為10～15min。

進(jìn)一步的，步驟S1中，石墨烯包括膨脹石墨、熱剝離石墨烯、機(jī)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(jìn)一步的，石墨烯為粉體或薄膜。

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

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

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