[發明專利]一種用于吸附儲熱材料的骨架材料的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202011574598.7
• 申請日: 2020-12-26
• 公開（公告）號: CN112662381A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 楊德州;魏勇;宋汶秦;妥建軍;劉正英;楊國山;徐銘;楊婷婷;劉永成;王著秀;李彥;朱群志
• 申請（專利權）人: 國網甘肅省電力公司經濟技術研究院;國網甘肅省電力公司;國家電網有限公司;上海電力大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;C01B32/225
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 謝緒寧;薛赟

本申請公開了一種用于吸附儲熱材料的骨架材料的制備方法及其應用，其中，一種用于吸附儲熱材料的骨架材料的制備方法包括如下步驟：以鱗片石墨為原料，先用高錳酸鉀、高氯酸與磷酸對鱗片石墨進行一級氧化插層，之后在一級插層的基礎上采用高錳酸鉀、磷酸和多聚磷酸銨對其進行二級氧化插層，最后經膨化得到二級膨脹石墨；其應用方法為：取二級膨脹石墨與肉豆蔻酸混合，并加熱，得到松散PCM材料；對松散PCM材料進行壓縮，即得復合相變儲熱材料；本申請中的二級膨脹石墨具有豐富的孔隙結構，比體積可達到378mL/g，可以將較多的儲熱材料吸附于其中，且采用其制作的復合儲熱材料在使用過程中不易發生泄漏與變形的現象。

技術領域

本申請涉及骨架材料的領域，更具體地說，它涉及一種用于吸附儲熱材料的骨架材料的制備方法及其應用

背景技術

隨著新能源的大規模并網帶來的調峰難問題十分突出，對電力系統的接納能力提出了更高的要求。為緩解上述矛盾，火電機組需頻繁進入深度調峰的工作狀態，但頻繁、大幅度的調節會產生很多問題，不但會導致機組運行的穩定性、經濟性、環保性能的降低，還會降低火電機組的使用壽命。儲熱技術具有調節性能強、響應速度快等特性，引入儲熱系統參與機組調峰，可減少并優化鍋爐的頻繁增減出力，增加機組對負荷的響應能力，延長機組運行壽命。儲熱技術是利用物理材料或化學反應等方式把暫時用不到的熱能儲存起來，在需要的時候將熱能釋放出來，儲熱技術是一項提高能源利用率的重要環境友好型技術。

按照儲熱方式劃分，一般分為顯熱、潛熱和熱化學三類。固液相變儲熱材料因為具有高的相變潛熱、儲熱過程中體積變化較小等優點而被廣泛應用，但存在液體泄漏的問題。

發明內容

為了改善固液相變儲熱材料的液體泄漏的問題，同時保證其儲熱能力，本申請提供一種用于吸附儲熱材料的骨架材料的制備方法及其應用。

第一方面，本申請提供一種用于吸附儲熱材料的骨架材料的制備方法，采用如下的技術方案：

一種用于吸附儲熱材料的骨架材料的制備方法，其特征在于，包括一級氧化插層操作與二級氧化插層操作，所述一級氧化插層操作包括如下步驟：

(1)將磷酸與高氯酸混合成為混酸；

(2)稱取鱗片石墨，并將鱗片石墨加入到(1)中的混酸中，控制轉速為200～230rpm/min 進行攪拌，攪拌過程中加入高錳酸鉀；

(3)對(2)中加有高錳酸鉀的反應物控制溫度為30～35℃進行水浴加熱60～80min，得到第一濁液；

(4)對(3)中得到的濁液進行過濾，用蒸餾水對過濾所得的濾餅進行沖洗，當沖洗的流出液的pH達到4～5時，對濾餅進行抽濾，抽濾控制壓力為0.01Mpa～0.03Mpa，抽濾時間為 3～5min，抽濾所得的濾餅即為酸化石墨；

所述二級氧化插層操作包括如下步驟：

S1將步驟(4)中得到的酸化石墨與高錳酸鉀、磷酸和多聚磷酸銨依次混合，得到混合物一；所述多聚磷酸銨的化學式為(NH₄PO₃)n，其中，n1000。

S2對S1中的混合物一控制轉速為200～230rpm/min進行攪拌，攪拌過程中控制溫度為30～35℃進行水浴加熱，反應時間為60～80min，得到第二濁液；

S3對S2中的第二濁液進行過濾，用蒸餾水對過濾所得的濾餅進行沖洗，當沖洗的流出液的 pH達到4～5時，對濾餅進行抽濾抽濾控制壓力為0.01Mpa～0.03Mpa，抽濾時間為3～5min，再對抽濾所得的濾餅控制溫度為80～90℃干燥7～8h，即得二級可膨脹石墨；

S4對S3中得到的二級可膨脹石墨進行微波膨化，膨化時間為40～60s，即得二級膨脹石墨。

通過采用上述技術方案，在高氯酸、磷酸一級氧化插層的基礎上，通過加入多聚磷酸銨，多聚磷酸銨均勻分散在酸化石墨體系中，可以進一步增大石墨層間距，保證二次插層劑磷酸足量、順利的插入，使得到的骨架材料的膨脹性能大幅提高。