[發(fā)明專利]一種可用于相變儲能的糖醇微膠囊及其制備方法

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• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111097343A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設計）人: 莫松平;何利娟;鐘煒麟;林鵬程;賈莉斯;陳穎
• 申請（專利權）人: 廣東工業(yè)大學
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02;B01J13/04;C09K5/06
• 代理公司: 北京萬貝專利代理事務所(特殊普通合伙) 11520
• 代理人: 陳領

發(fā)明公開了一種可用于相變儲能的糖醇微膠囊，粒徑在140?300納米。可用于相變儲能的糖醇微膠囊的制備方法是通過在15ml的糖醇飽和水溶液中加入5?6ml的3?氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)和7?11ml正硅酸乙酯(TEOS)用于改變其包覆率以及殼層的厚度；再通過重結晶的方式制備糖醇相變納米膠囊，使核心在多次溶解和結晶過程；同時在水相中加入氧化石墨烯。本發(fā)明方法原料簡單、易于操作、產(chǎn)量較高、耗時較少，體系中沒有加入酸堿，避免核心受損。熱穩(wěn)定性和導熱性能較好，克服了原核心的作為相變材料的缺點。

【技術領域】

本發(fā)明涉及相變材料領域，具體是一種可用于相變儲能的糖醇微膠囊及其制備方法。

【背景技術】

為了提高能源利用效率，協(xié)調能源供需關系，相變材料蓄熱已成為一個重要的研究領域；相變材料在電子制冷、太陽熱能能量存儲系統(tǒng)等領域的應用越來越受到重視。多元醇(糖醇)是一種重要的用于蓄熱的儲能相變材料，它具有熔點范圍廣、能量密度高、無腐蝕性、高熱穩(wěn)定性的優(yōu)點，但其易氧化且結晶轉變時很難避免升華。甘露醇是糖醇中的一種，其分子式是C₆H₁₄O₆，分子量為182.17，易溶于水，相變區(qū)間在166℃-170℃左右。肌醇也是糖醇中的一種，熔點約253℃。其相變含有較大的焓值，可用做工業(yè)相變儲能材料。但其作為相變材料使用時容易被氧化、高溫時易升華、導熱系數(shù)較低，和相變時易粘連反應儀器。而微膠囊技術可以將成殼無機材料把固體包覆成具有核殼結構微粒，因而克服糖醇相變材料的應用局限性。

現(xiàn)有技術制備糖醇相變微膠囊，都是加酸堿來加速反應的生成，這樣同時也傷害了核心材料，使其相變效果變差，制備出的膠囊粒徑較大且高達微米級。膠囊含有較多雜質或者熱穩(wěn)定效果較差，產(chǎn)率低且時間較長。改進的現(xiàn)有技術能避免加酸堿將糖醇用二氧化硅包封，使其能很好的避免原糖醇作為相變材料的缺點；另外在工程實際應用中，提高導熱系數(shù)也是一個重要的缺點，導熱性能以及熱穩(wěn)定性都比較差。

【發(fā)明內容】

本發(fā)明的目的在于克服以上所述現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種晶粒為納米級別且分布均勻無雜質，導熱系數(shù)得到提高的可用于相變儲能的糖醇微膠囊。

本發(fā)明的第二目在于提供一種可用于相變儲能的糖醇微膠囊的制備方法，該方法過程簡單，成本低廉，易于操作。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是：一種可用于相變儲能的糖醇微膠囊，粒徑在納米級別，大小140-300納米，應用于中溫儲能。

優(yōu)選的，所述可用于相變儲能的糖醇微膠囊的粒徑在160-230 納米。

一種可用于相變儲能的糖醇微膠囊的制備方法，通過在15ml的糖醇飽和水溶液中加入5-6ml的3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)和 7-11ml正硅酸乙酯(TEOS)用于改變其包覆率以及殼層的厚度；再通過重結晶的方式制備糖醇相變納米膠囊，使核心在多次溶解和結晶過程，細化和純化核心的粒徑，使得整個膠囊的粒徑在納米級別；同時在水相中加入氧化石墨烯，使其自聚集在核心的表面，增強膠囊的導熱性能。

優(yōu)選的，一種可用于相變儲能的糖醇微膠囊的制備方法，其包括的步驟如下：

(1)配制糖醇飽和水溶液：在容器中加入去離子水，加熱到 30-70℃；再向容器中逐漸加入糖醇，攪拌到待其出現(xiàn)不溶解現(xiàn)象配制成糖醇飽和水溶液；將糖醇飽和水溶液放置20-25℃環(huán)境使其緩慢結晶，待全部結晶后又加熱攪拌溶解至少一次，配制成飽和溶液；

(2)水相制備：在15ml糖醇飽和水溶液中加入0.1-0.2g吐溫 80分散劑攪拌均勻，然后再加入質量濃度為0.4％的氧化石墨烯水溶液添加量為3-5ml攪拌均勻；

(3)油相制備：向另一個容器中加入60-65ml環(huán)己烷，然后加入0.5-0.6g攪拌均勻；

(4)將水相和油相混合，溫度控制在30-70℃攪拌均勻，制備分散均勻穩(wěn)定的油水混合體系；