[發明專利]一種三元復合礦物微球基相變儲熱材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202111373845.1
• 申請日: 2021-11-19
• 公開（公告）號: CN114058337B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 楊華明;李道奎;唐異立;左小超;趙曉光
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）;中南大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 孔燦

本發明公開了一種三元復合礦物微球基相變儲熱材料及其制備方法和應用。制備方法包括如下步驟：凹凸棒石、膨脹珍珠巖、石墨、分散劑和水混合攪拌，超聲得到凹凸棒石?膨脹珍珠巖?石墨懸浮液；懸浮液通過噴霧干燥后酸活化得到三元復合礦物微球；三元復合礦物微球與相變材料真空浸漬，得到三元復合礦物微球基相變儲熱材料。將三元復合礦物微球基相變儲熱材料與建筑骨料混合均勻、加水潤濕、成型、脫模和養護，得到礦物基光熱轉換相變儲能建筑材料。本發明整合了不同礦物的特性優勢和功能化設計，構筑的三元復合礦物微球充分發揮了凹凸棒石納米纖維與建筑骨料相容性較好，膨脹珍珠巖負載率較高，石墨光熱轉換效果較好的優點。

技術領域

本發明涉及化學材料技術領域，尤其涉及一種三元復合礦物微球基相變儲熱材料及其制備方法和應用。

背景技術

太陽能作為一種開發潛力巨大的新能源和可再生能源，早已引起了世界各國的廣泛關注。但是在太陽能的轉化和使用過程中，時間和空間上存在供需不匹配的矛盾，限制了太陽能資源的高效利用。儲能技術可以很好的解決能源供需平衡問題，實現能量的存儲，提高能源利用效率。被動式太陽能建筑在冬季時，它可以滿足建筑物的采暖需求；在夏季時，它可以遮擋太陽輻射，同時消散室內熱量，從而降低室內溫度。因其造價低廉且基本上不需要其它設備的特點，應用前景廣闊。

然而，在現有的技術中制備的儲能建筑材料導熱率較低，能量轉換效率較低，工藝復雜，生產成本較高，是制約其應用的關鍵問題。開發一種能夠同時吸收太陽輻射促進光熱轉化和存儲熱能的建筑材料，能夠提高太陽能的利用效率，降低熱能傳遞過程中的損耗和增加儲熱效率，從而增強太陽能建筑的節能降耗效果。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有技術的上述不足，提出一種三元復合礦物微球基相變儲熱材料及其制備方法和應用。

本發明的一種三元復合礦物微球基相變儲熱材料的制備方法，包括如下步驟：

S1：凹凸棒石、膨脹珍珠巖、石墨、分散劑和水混合攪拌，超聲得到凹凸棒石-膨脹珍珠巖-石墨懸浮液；

S2：懸浮液通過噴霧干燥構筑凹凸棒石-膨脹珍珠巖-石墨復合礦物微球；

S3：酸活化凹凸棒石-膨脹珍珠巖-石墨復合礦物微球得到三元復合礦物微球；

S4：三元復合礦物微球與相變材料真空浸漬，得到三元復合礦物微球基相變儲熱材料。

進一步的，步驟S1中，所述凹凸棒石、膨脹珍珠巖、石墨、六偏磷酸鈉和水按如下重量份計：凹凸棒石：8～15份；膨脹珍珠巖： 1～6份；石墨：1～6份；六偏磷酸鈉：1～4份；水：100～400份。

進一步的，步驟S1中，攪拌轉速均為500～1000r/min，攪拌時間均為30～60min；超聲處理時間均為40～80min；所述凹凸棒石的品位大于80％，粒度小于200目；膨脹珍珠巖的粒度小于200目；石墨為導電導熱石墨粉，粒度小于800目。

進一步的，步驟S2中，噴霧干燥過程中：噴霧干燥機通針設定 3.0，風機頻率設定35.00Hz，進風溫度設定150～180℃，蠕動速度 1～6RPM。

進一步的，步驟S3中，酸活化過程主要包括：酸液浸泡、固液分離、洗滌、干燥；其中酸液為H⁺濃度為1～4mol/L的無機強酸的水溶液，浸泡在攪拌中進行，攪拌轉速為500～1000r/min，浸泡溫度為 60～90℃，浸泡時間為30～120min；步驟S3中，三元復合礦物微球的粒徑為1～20μm。

進一步的，步驟S4中，所述相變材料為石蠟、硬脂酸或聚乙二醇，三元復合礦物微球與相變材料的用量關系為：40～55wt.％：45～60 wt.％；步驟S4中，真空浸漬先在室溫下抽真空20～40min，然后在 60～90℃下抽真空20～60min。

一種三元復合礦物微球基相變儲熱材料，采用上述的制備方法制備。