利用有机石蜡制备复合相变体系的方法及复合相变材料技术

本发明专利技术属于相变储热复合材料制备技术领域，公开了一种利用有机石蜡制备复合相变体系的方法及复合相变材料，将多孔材料活性炭ACC掺入MgCl2·

【技术实现步骤摘要】
利用有机石蜡制备复合相变体系的方法及复合相变材料


[0001]本专利技术属于相变储热复合材料制备
，尤其涉及一种利用有机相变石蜡改性无机水和盐制备有机
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无机复合相变体系的方法及储热的复合相变材料。

技术介绍

[0002]目前，储热技术是利用能源的关键技术之一。一般来说，储热技术主要分为显热储热、潜热储热和热化学储热三种。与显热储热相比，相变储热具有更高的储热密度，在储热/放热过程中存在明显的相变平台。且相变储热具有操作简单、成本低、性价比高等优点。
[0003]无机相变材料主要以无机水合盐为主，具有成本低、储热密度高、溶解热高、导热系数高于有机相变材料、一般为中性等优点，但在相变过程中存在腐蚀性、过冷和相分离的缺点，且部分材料易发生潮解。从结晶动力学的角度来说，过冷的存在可以促进结晶。然而，由于缺少可作为结晶点的杂质，熔融状态的纯无机水合盐在凝固时需要克服形成微晶所需的高比表面能，导致难以结晶，并产生严重的过冷；
[0004]脱水盐与脱出的水分子分离，会导致降温过程的水合反应发生得不完全，难以恢复为原水合物状态；
[0005]部分水合盐溶解度较大，暴露在空气中，吸收空气中水蒸气，它们的固体表面逐渐形成饱和溶液，导致严重潮解。
[0006]无机相变材料MgCl2·
6H2O的脱水和水化反应具有较高的反应焓，可用于热存储。然而，在相对湿度33％～22％和温度范围20～100℃之间，因其过高的湿度导致过度水化并出现潮解。此外，在较高的温度下(在无盐酸的环境下)，氯化镁水化分解为羟基氯化镁和氯化氢,导致储热密度和循环稳定性下降。MgSO4·
7H2O是一种非常有前途的储热材料，具有很高的潜热储热能力，但因其较差的动力学性能，七水硫酸镁很少被使用。为了克服这些缺点，POSEN和 KAPS对硫酸镁和氯化镁混合物浸渍的凹凸棒石颗粒进行了研究，表明潮解相对湿度(DRH)限制了盐的熔融。
[0007]现有技术1提出了载体材料浸渍法和混合盐法，在活性炭或凹凸棒石等多孔材料中掺入纯水合盐和混合水合盐，研究表明通过掺杂水合盐可以显著提高系统循环稳定性和动力学性能，混合物具有更好的综合性能，其是利用活性炭或凹凸棒石为主体材料，作为水合盐载体，添加的微量水合盐被吸附在活性炭或凹凸棒石的孔隙中，水蒸气在孔隙内传输困难，且湿度的控制要求精确，湿度过高会产生表层盐的水解现象发生。
[0008]现有技术2以活性炭(ACC)作为多孔主体基质来承载LiCl，并通过硫酸处理的膨胀天然石墨(ENG
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TSA)混合强化传热及加入二氧化硅溶液(SS)作为粘合剂以增强机械强度，制备成复合型储热材料，该复合储热材料的导热系数是活性炭
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LiCl(45wt.％)的导热系数的14倍。但由于膨胀石墨的传质性能较差，膨胀石墨的含量严重影响复合储热材料的吸附动力学特性。现有技术3 采用界面聚合法合成有机石蜡@TiO2/CNTs复合相变材料并分析了复合材料的相变性能、热稳定性和热导率。结果表明：有机石蜡@TiO2/CNTs复合材料由具有核－壳结构的有机石蜡@TiO2微胶囊与碳纳米管(CNTs)复合而成，碳纳米管通过氢键吸附
在微胶囊的表面；复合材料的熔点及凝固点比纯有机石蜡高，碳纳米管质量分数为1％的复合材料相变潜热为59.57kJ/kg，相较于纯有机石蜡的相变潜热196.80kJ/kg，碳纳米管制备复合材料相变潜热大幅度下降，且随着碳纳米管质量分数的增大而继续减小。
[0009]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的MgCl2·
6H2O和 MgSO4·
7H2O相分离严重和过冷度大。导致复合体系材料的储热能力和系统的循环稳定性差。
[0010]解决以上问题及缺陷的难度为：初级难度，MgCl2·
6H2O和MgSO4·
7H2O 水合盐均存在严重过冷问题，且相变温度高于100℃，难以用于家庭水热循环储热。本专利技术以相变温度高于100℃的MgCl2·
6H2O和MgSO4·
7H2O混合物主体材料，通过添加活性炭解决水合盐混合物导热率低的问题，降低并消除复合材料的过冷度，并降低了体系的相变温度点，制备100℃以下低温储能水合盐体系；中级难度，MgCl2·
6H2O和MgSO4·
7H2O水合盐混合物体系在反复热循环过程会导致水分子流失，严重降低体系的储热性能，本专利技术采用均匀分布于混合体系中的活性炭，利用活性炭多孔的毛细管效应原位储存升温过程水合盐脱出的水分子，防止水分子流失及区部局域由于湿度过大发生潮解，并在降温过程中及时释放出水分子进行水合盐的充分水合，维持体系储热性能的稳定性；高级难度，长期的静置或反复的热循环难免导致活性炭孔隙吸附的水分子部分流失，本专利技术通过微量的有机石蜡对吸附水分子的活性炭孔隙进行封锁，起到封孔作用，进一步防止水分子流失，提高体系的循环稳定性能和储热性能。
[0011]解决以上问题及缺陷的意义为：制备出相变温度低于100℃的无机
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有机复合相变储热体系，能广泛应用于水热循环的太阳能储热。通过ACC和PA的改性有效提高了无机相变材料的储热/放热的效率，极大增强材料储热性能与循环稳定性并增加材料的使用寿命，能广泛应用于太阳能低温储热，可在家庭储热中广泛应用，实现节能环保的目的。

技术实现思路

[0012]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种利用有机相变石蜡改性无机水合盐混合相变储热体系而制备储热复合相变体系的方法及储热的复合相变材料。
[0013]本专利技术是这样实现的，一种利用有机石蜡(PA)制备复合相变体系的方法，所述利用有机石蜡制备复合相变体系的方法包括：
[0014]步骤一，采用熔融共混法将相变材料MgCl2·
6H2O和MgSO4·
7H2O按比例混合，并将混合体系进行加热；
[0015]步骤二，待完全融化后加入活性炭粉体进行搅拌；继续添加有机石蜡并搅拌，待冷却至室温制得MCH
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MSH
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ACC/PA复合相变材料体系。
[0016]进一步，所述利用有机石蜡制备复合相变体系的方法具体包括以下步骤：
[0017]将MgCl2·
6H2O加热至120℃，使其完全融化并使用磁力搅拌机搅拌30min，在搅拌过程中缓慢加入七水硫酸镁粉末，待完全加入并融化后将多孔材料活性炭ACC掺入MgCl2·
6H2O和MgSO4·
7H2O的混合物中，并引入有机相变材料有机石蜡作为调节剂继续搅拌10min，构筑MSH
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MCH
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ACC/PA有机
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无机复合相变材料体系，制备出相变温度低于100℃的无机
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有机复合相变储热体系，能广泛应用于水热循环的太阳能储热。
[0018]进一步，所述利用有机石蜡制备复合相变体系的方法包括以下步骤：
[0019]步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用有机石蜡制备复合相变体系的方法，其特征在于，所述利用有机石蜡制备复合相变体系的方法包括：步骤一，采用熔融共混法将相变材料MgCl2·
6H2O和MgSO4·
7H2O按比例混合，并将混合体系进行加热；步骤二，待完全融化后加入活性炭粉体进行搅拌；继续添加有机石蜡并搅拌，待冷却至室温制得MCH
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MSH
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ACC/PA复合相变材料体系。2.如权利要求1所述利用有机石蜡制备复合相变体系的方法，其特征在于，所述利用有机石蜡制备复合相变体系的方法进一步具体包括以下步骤：将MgCl2·
6H2O加热至120℃，使其完全融化并使用磁力搅拌机搅拌30min，在搅拌过程中缓慢加入七水硫酸镁粉末，待完全加入并融化后将多孔材料活性炭ACC掺入MgCl2·
6H2O和MgSO4·
7H2O的混合物中，并引入有机相变材料石蜡作为调节剂继续搅拌10min，构筑MSH
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MCH
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ACC/PA有机
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无机复合相变材料体系，制备出相变温度低于100℃的无机
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有机复合相变储热体系，能广泛应用于水热循环的太阳能储热。3.如权利要求2所述利用有机石蜡制备复合相变体系的方法，其特征在于，步骤一中，所述MgC...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨效田，王彩龙，李霞，沈梁玉，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：