一种热循环高效率相变蓄热材料及其制备方法技术

本发明专利技术一方面公开了一种热循环高效率相变蓄热材料的制备方法，包括如下步骤：将铝硅合金粉体、纳米氧化钙粉体、纳米氧化硅粉体、纳米氧化铝粉体与溶剂混合，制成混合浆体；将混合浆体过滤、烘干，然后在90％以上湿度空气气氛和600～850℃条件下焙烧3～6h，冷却至室温，得到热循环高效率相变蓄热材料。本发明专利技术还公开了通过上述制备方法得到的热循环高效率相变蓄热材料，该相变蓄热材料解决了铝硅合金作为相变蓄热材料在应用过程中熔化后易泄露的问题；能有效地为熔融状态的铝硅合金提供保护，避免铝硅合金的流失和由此造成的腐蚀，增加铝硅合金的循环使用次数。而且，本发明专利技术制备工艺简单，易控制，容易实现工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种热循环高效率相变蓄热材料及其制备方法
本专利技术属于相变蓄热复合材料
具体涉及提供一种热循环高效率相变蓄热材料及其制备方法。
技术介绍
蓄热技术是利用蓄热材料将暂时不需要的热量储存，等需要热量时，再将热量释放出来的一种储能技术。蓄热技术解决了热量供给与需求的时间差矛盾，提高了热量的利用，因此可用于电力负荷的削峰填谷、太阳能的储备和工业余热的回收等，以达到发展新能源和节约旧能源的目的。蓄热技术的核心问题是蓄热材料的制备和应用，其中相变蓄热材料因其储能高和相变温度可调而成为具有很好潜力的蓄热材料。但相变蓄热材料因在相变时易产生相变介质泄露、体积变化等问题，从而限制了相变蓄热材料的实际应用。将相变材料制备成相变蓄热微胶囊是解决上述问题的主要方法之一。相变蓄热微胶囊由相变材料为核、包覆材料为壳构成。由于相变蓄热微胶囊具有无腐蚀性、防介质泄漏、蓄热密度较大和相变时恒温等优点而成为近年来研究的热点。相变材料按相变温度分类，其中相变温度在500℃以上的相变材料称为高温相变材料。铝及铝硅合金属于高温相变蓄热材料中的一种，具有导热性好、热稳定性较好、相变潜热大、导热系数大和蓄热密度高等优点。若将铝或铝硅合金作为相变蓄热微胶囊的核，则对包覆材料有如下要求：耐腐蚀性好，周期稳定性好，温度应力强度高，抗氧化性好。近年来，一些学者对铝及铝硅合金作为相变蓄热材料开展了一些研究，公开了一些含有铝或铝硅合金的复合相变蓄热材料。如“一种高温复合相变蓄热材料及其制备方法”(201310175016.1)专利技术，该技术采用白泥、高铝矾土和铝粉为原料，直接混合后压制成型，高温焙烧，制得一种高温复合相变蓄热材料；“一种具有相变蓄热功能的金属陶瓷及其制备方法”(201310293700.X)专利技术，以铝硅合金粉、刚玉粉为原料，以氧化镁为烧结助剂，经干法球磨、成型和焙烧，制得一种具有相变蓄热功能的金属陶瓷。上述技术方法皆是将相变材料作为原料直接用于复合相变蓄热材料的制备中，利用相变材料在发生相变时的吸热和放热实现蓄热目的。但是这种直接混合成型的方法在焙烧过程中铝或铝硅合金粉熔化后极易泄露及溢出，而且液相的铝或者铝硅合金也会降低材料的高温物理性能。也有一些学者对铝或铝硅合金相变蓄热微胶囊的制作进行了研究：“一种Al/Al2O3蓄热材料及其制备方法”(201010127955.5)专利技术，以铝粉为原料，用雾化后氧气气氛冷却法制备了Al2O3包裹Al粉的核壳式复合相变蓄热材料。此种核壳结构的复合相变蓄热材料对设备要求高、制备工艺复杂和难于控制，制备的壳层较薄，难以满足强度要求。“一种高温相变蓄热微胶囊及其制备方法”(201710502031.0)专利技术，以铝硅合金粉为原料，用磷酸二氢铝溶液进行直接处理后形成相变蓄热微胶囊坯体，或将坯体焙烧后形成具有致密壳层的高温相变蓄热微胶囊。此种微胶囊的制备方法简单，但是制备的微胶囊之间有粘接、难以满足对分散性要求高的工业应用，且抗热循环有待加强。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种工艺简单和易于工业化生产的热循环高效率相变蓄热材料的制备方法；用该方法制备的热循环高效率相变蓄热材料分散性好、热循环次数多和热量利用率高。一方面，本专利技术提供了一种热循环高效率相变蓄热材料的制备方法，包括如下步骤：将铝硅合金粉体、纳米氧化钙粉体、纳米氧化硅粉体、纳米氧化铝粉体与溶剂混合，制成混合浆体；将所述混合浆体过滤、烘干，然后在90％以上湿度空气气氛和600～850℃条件下焙烧3～6h，得到热循环高效率相变蓄热材料。可选地，根据本专利技术的热循环高效率相变蓄热材料的制备方法，所述铝硅合金粉体、纳米氧化钙粉体、纳米氧化硅粉体以及溶剂按照以下重量配比进行混合：铝硅合金粉体40～60％、纳米氧化钙粉体5～20％、纳米氧化硅粉体0.5～3％、纳米氧化铝粉体0.5～2％、溶剂30～40％。可选地，根据本专利技术的热循环高效率相变蓄热材料的制备方法，所述铝硅合金粉体的粒径≤88μm，所述铝硅合金粉体中Si含量≤21％。可选地，根据本专利技术的热循环高效率相变蓄热材料的制备方法，所述纳米氧化钙粉体中CaO含量≥99％，粒径≤0.1μm。可选地，根据本专利技术的热循环高效率相变蓄热材料的制备方法，所述纳米氧化硅粉体中SiO2含量≥99％，粒径≤0.1μm。可选地，根据本专利技术的热循环高效率相变蓄热材料的制备方法，所述纳米氧化铝粉体中Al2O3含量≥99％，粒径≤0.1μm。可选地，根据本专利技术的热循环高效率相变蓄热材料的制备方法，将铝硅合金粉体、纳米氧化钙粉体、纳米氧化硅粉体与溶剂在25-35℃下搅拌15-25分钟，实现混合。可选地，根据本专利技术的热循环高效率相变蓄热材料的制备方法，所述溶剂为乙醇，所述乙醇的浓度≥90％。可选地，根据本专利技术的热循环高效率相变蓄热材料的制备方法，在90-97％的湿度空气气氛中进行焙烧。另一方面，本专利技术还提供了根据上述制备方法制得的热循环高效率相变蓄热材料。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术制备的相变蓄热材料具有核壳结构，解决了铝硅合金作为相变蓄热材料在应用过程中熔化后易泄露的问题；能有效地为熔融状态的铝硅合金提供保护，避免铝硅合金的流失和由此造成的腐蚀，增加铝硅合金的循环使用次数。而且，本专利技术制备工艺简单，易控制，容易实现工业化生产。具体实施方式下面结合具体的实施方式对本专利技术作进一步的描述。一方面，本专利技术提供了一种热循环高效率相变蓄热材料的制备方法，包括如下步骤：将铝硅合金粉体、纳米氧化钙粉体、纳米氧化硅粉体、纳米氧化铝粉体与溶剂混合，制成混合浆体；将所述混合浆体过滤、烘干，然后在90％以上湿度空气气氛和600～850℃条件下焙烧3～6h，冷却至室温，得到热循环高效率相变蓄热材料。优选地，所述铝硅合金粉体、纳米氧化钙粉体、纳米氧化硅粉体以及溶剂按照以下重量配比进行混合：铝硅合金粉体40～60％、纳米氧化钙粉体5～20％、纳米氧化硅粉体0.5～3％、纳米氧化铝粉体0.5～2％、溶剂30～40％。本专利技术热循环高效率相变蓄热材料的制备方法所采用的纳米氧化钙粉体在高湿度高温处理过程中会发生水化同时释放大量热量，纳米氧化硅粉体和纳米氧化铝粉体则能控制混合物发生反应的速度，使铝硅合金粉中的铝能生成氧化铝及氧化铝-铝酸钙复合物包覆在铝硅合金表面，形成复合核壳结构，且表面洁净，分散性好；同时，氧化钙的水化和失水以及与氧化铝的反应过程会使该氧化铝-铝酸钙复合物包覆层形成许多封闭微孔，该封闭微孔能够在防止合金熔体渗漏的同时缓冲热应力，抵抗热循环引起的破坏。由此，制备的具有核壳结构的相变蓄热材料解决了铝硅合金作为相变蓄热材料在应用过程中熔化后易泄露的问题；能有效地为熔融状态的铝硅合金提供保护，避免铝硅合金的流失和由此造成的腐蚀，增加铝硅合金的循环使用次数。优选地，根据本专利技术的热循环高效率相变蓄热材料的制备方法，所述铝硅合金粉体的粒径≤88μm；所述铝硅合金粉体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热循环高效率相变蓄热材料的制备方法，包括如下步骤：/n将铝硅合金粉体、纳米氧化钙粉体、纳米氧化硅粉体、纳米氧化铝粉体与溶剂混合，制成混合浆体；/n将所述混合浆体过滤、烘干，然后在90％以上湿度空气气氛和600～850℃条件下焙烧3～6h，得到热循环高效率相变蓄热材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种热循环高效率相变蓄热材料的制备方法，包括如下步骤：
将铝硅合金粉体、纳米氧化钙粉体、纳米氧化硅粉体、纳米氧化铝粉体与溶剂混合，制成混合浆体；
将所述混合浆体过滤、烘干，然后在90％以上湿度空气气氛和600～850℃条件下焙烧3～6h，得到热循环高效率相变蓄热材料。


2.根据权利要求1所述的热循环高效率相变蓄热材料的制备方法，其特征在于：所述铝硅合金粉体、纳米氧化钙粉体、纳米氧化硅粉体以及溶剂按照以下重量配比进行混合：铝硅合金粉体40～60％、纳米氧化钙粉体5～20％、纳米氧化硅粉体0.5～3％、纳米氧化铝粉体0.5～2％、溶剂30～40％。


3.根据权利要求1或2所述的热循环高效率相变蓄热材料的制备方法，其特征在于：所述铝硅合金粉体的粒径≤88μm，所述铝硅合金粉体中Si含量≤21％。


4.根据权利要求1或2所述的热循环高效率相变蓄热材料的制备方法，其特征在于：所述纳米氧化钙粉体中CaO含量≥99％，粒径≤0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄奥，张美杰，顾华志，韩藏娟，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42