[發明專利]一種熱循環高效率相變蓄熱材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011002795.1
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112143461B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 黃奧;張美杰;顧華志;韓藏娟
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 北京秉文同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11859
• 代理人: 趙星;陳少麗

本發明一方面公開了一種熱循環高效率相變蓄熱材料的制備方法，包括如下步驟：將鋁硅合金粉體、納米氧化鈣粉體、納米氧化硅粉體、納米氧化鋁粉體與溶劑混合，制成混合漿體；將混合漿體過濾、烘干，然后在90％以上濕度空氣氣氛和600～850℃條件下焙燒3～6h，冷卻至室溫，得到熱循環高效率相變蓄熱材料。本發明還公開了通過上述制備方法得到的熱循環高效率相變蓄熱材料，該相變蓄熱材料解決了鋁硅合金作為相變蓄熱材料在應用過程中熔化后易泄露的問題；能有效地為熔融狀態的鋁硅合金提供保護，避免鋁硅合金的流失和由此造成的腐蝕，增加鋁硅合金的循環使用次數。而且，本發明制備工藝簡單，易控制，容易實現工業化生產。

技術領域

本發明屬于相變蓄熱復合材料技術領域。具體涉及提供一種熱循環高效率相變蓄熱材料及其制備方法。

背景技術

蓄熱技術是利用蓄熱材料將暫時不需要的熱量儲存，等需要熱量時，再將熱量釋放出來的一種儲能技術。蓄熱技術解決了熱量供給與需求的時間差矛盾，提高了熱量的利用，因此可用于電力負荷的削峰填谷、太陽能的儲備和工業余熱的回收等，以達到發展新能源和節約舊能源的目的。

蓄熱技術的核心問題是蓄熱材料的制備和應用，其中相變蓄熱材料因其儲能高和相變溫度可調而成為具有很好潛力的蓄熱材料。但相變蓄熱材料因在相變時易產生相變介質泄露、體積變化等問題，從而限制了相變蓄熱材料的實際應用。將相變材料制備成相變蓄熱微膠囊是解決上述問題的主要方法之一。相變蓄熱微膠囊由相變材料為核、包覆材料為殼構成。由于相變蓄熱微膠囊具有無腐蝕性、防介質泄漏、蓄熱密度較大和相變時恒溫等優點而成為近年來研究的熱點。

相變材料按相變溫度分類，其中相變溫度在500℃以上的相變材料稱為高溫相變材料。鋁及鋁硅合金屬于高溫相變蓄熱材料中的一種，具有導熱性好、熱穩定性較好、相變潛熱大、導熱系數大和蓄熱密度高等優點。若將鋁或鋁硅合金作為相變蓄熱微膠囊的核，則對包覆材料有如下要求：耐腐蝕性好，周期穩定性好，溫度應力強度高，抗氧化性好。

近年來，一些學者對鋁及鋁硅合金作為相變蓄熱材料開展了一些研究，公開了一些含有鋁或鋁硅合金的復合相變蓄熱材料。如“一種高溫復合相變蓄熱材料及其制備方法”(201310175016.1)專利技術，該技術采用白泥、高鋁礬土和鋁粉為原料，直接混合后壓制成型，高溫焙燒，制得一種高溫復合相變蓄熱材料；“一種具有相變蓄熱功能的金屬陶瓷及其制備方法”(201310293700.X)專利技術，以鋁硅合金粉、剛玉粉為原料，以氧化鎂為燒結助劑，經干法球磨、成型和焙燒，制得一種具有相變蓄熱功能的金屬陶瓷。上述技術方法皆是將相變材料作為原料直接用于復合相變蓄熱材料的制備中，利用相變材料在發生相變時的吸熱和放熱實現蓄熱目的。但是這種直接混合成型的方法在焙燒過程中鋁或鋁硅合金粉熔化后極易泄露及溢出，而且液相的鋁或者鋁硅合金也會降低材料的高溫物理性能。

也有一些學者對鋁或鋁硅合金相變蓄熱微膠囊的制作進行了研究：“一種Al/Al₂O₃蓄熱材料及其制備方法”(201010127955.5)專利技術，以鋁粉為原料，用霧化后氧氣氣氛冷卻法制備了Al₂O₃包裹Al粉的核殼式復合相變蓄熱材料。此種核殼結構的復合相變蓄熱材料對設備要求高、制備工藝復雜和難于控制，制備的殼層較薄，難以滿足強度要求。“一種高溫相變蓄熱微膠囊及其制備方法”(201710502031.0)專利技術，以鋁硅合金粉為原料，用磷酸二氫鋁溶液進行直接處理后形成相變蓄熱微膠囊坯體，或將坯體焙燒后形成具有致密殼層的高溫相變蓄熱微膠囊。此種微膠囊的制備方法簡單，但是制備的微膠囊之間有粘接、難以滿足對分散性要求高的工業應用，且抗熱循環有待加強。

發明內容

為了解決現有技術存在的不足，本發明提供了一種工藝簡單和易于工業化生產的熱循環高效率相變蓄熱材料的制備方法；用該方法制備的熱循環高效率相變蓄熱材料分散性好、熱循環次數多和熱量利用率高。

一方面，本發明提供了一種熱循環高效率相變蓄熱材料的制備方法，包括如下步驟：