复合材料和生产方法技术

本发明专利技术涉及一种用于形成潜热蓄热器的复合材料、包括复合材料的蓄能器、具有蓄能器的车辆、用于生产复合材料的方法和复合材料用于封装蓄能器的用途。该复合材料由多孔基体材料和填充材料制成，填充材料插在基体材料的孔中，填充材料为相变材料，相变材料具有在15℃至200℃的范围内的熔融温度，其中基体材料包含具有嵌入酸的石墨。含具有嵌入酸的石墨。

【技术实现步骤摘要】
复合材料和生产方法


[0001]本专利技术涉及一种用于形成潜热蓄热器的复合材料、包括复合材料的蓄能器、具有蓄能器的车辆、用于生产复合材料的方法和复合材料用于封装蓄能器的用途。

技术介绍

[0002]潜热蓄热器(latent heat store)是充分已知的且还经常由复合材料制成。潜热蓄热器使用用作存储介质的填充材料的状态的热力学变化的焓。当从固相转变为液相或相反情况发生时，热能被存储或释放。例如，使填充材料(即相变材料)熔融需要大量热能，再次固化后该热能可被释放至环境。可使用盐溶液或链烷烃作为相变材料，可将被称为成核剂的物质加入盐溶液或链烷烃以实现接近熔融温度的结晶。取决于使用的相变材料，熔融温度可在15℃至200℃的范围内。这意味着从固体至液体的相变可以在这个温度范围内在标准条件下(即，在100kPa的压力下)发生。
[0003]以这种方式配置的潜热蓄热器可用作与技术设备连接的散热器(heat sink，或称为热沉)，例如，以阻止过热和技术设备产生的故障。为了将填充材料(即相变材料)合适地连接至技术设备且为了确保适当的热传递，已知的是将相变材料插在多孔基体材料中。然后相变材料(即填充材料)至少部分地(优选完全地)填充多孔基体材料。除此之外，多孔基体材料的用途也是从建筑技术已知的，例如，通过将相变材料插入作为基体材料的多孔隔热材料。用作潜热蓄热器的这些已知复合材料的缺点在于，当其用作用于技术设备的散热器时，该复合材料不能用于明显高于相变材料的熔融温度的温度。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术的目的是提出一种复合材料、用于生产复合材料的方法和复合材料的用途，其允许扩展的利用。
[0005]这个目的是通过如下所述的用于形成潜热蓄热器的复合材料、如下所述的包括复合材料的蓄能器(accumulator)、如下所述的具有蓄能器的车辆、如下所述的用于生产复合材料的方法和如下所述的复合材料用于封装蓄能器的用途达到的。
[0006]在第一方面，提供了一种用于形成潜热蓄热器等的复合材料。所述复合材料由多孔基体材料和填充材料制成，所述填充材料插在所述基体材料的孔中，所述填充材料为相变材料，所述相变材料具有在15℃至200℃的范围内的熔融温度，其特征在于，所述基体材料包含具有嵌入酸的石墨。
[0007]在一些实施方案中，所述相变材料具有在50℃至150℃的范围内的熔融温度。
[0008]在一些实施方案中，所述复合材料包含被选择为这样的质量分数的具有嵌入酸的石墨：使得所述具有嵌入酸的石墨在200℃的温度下开始膨胀。
[0009]在一些实施方案中，所述复合材料包含百分之0.5至10质量的质量分数的具有嵌入酸的石墨，所述嵌入酸优选为硝酸或硫酸。
[0010]在一些实施方案中，所述具有嵌入酸的石墨具有50cm3/g至150cm3/g的膨胀率。
[0011]在一些实施方案中，树脂、聚合物和/或短切纤维作为添加剂被加入所述基体材料。
[0012]在一些实施方案中，所述基体材料由经膨胀的石墨和具有嵌入酸的石墨组成。
[0013]在一些实施方案中，所述基体材料配置为表现出各向异性的膨胀性能。
[0014]在一些实施方案中，所述相变材料由有机物质组成，所述有机物质优选为长链的、支链的或无支链的烃类，或长链烃酸类或聚合的烃单元，特别优选为链烷烃。
[0015]在一些实施方案中，所述相变材料由无机物质组成，所述无机物质优选为以以下各项为基础的水合盐：锂、钠、钾、镁、钙、铝或铵作为阳离子且硝酸根、硫酸根、碳酸根、乙酸根、氯离子、溴离子、硫代硫酸根、磷酸二氢根、磷酸氢根或磷酸根作为阴离子，特别优选地，成核添加剂被加入所述水合盐。
[0016]在一些实施方案中，所述相变材料由金属物质组成，所述金属物质优选为镓或具有镓、铟或锡的共晶合金。
[0017]在一些实施方案中，所述填充材料为至少两种相变材料的混合物，所述相变材料具有不同的熔融温度。
[0018]在第二方面，提供了一种蓄能器。所述蓄能器包括由根据第一方面的复合材料制成的外壳。
[0019]在第三方面，提供了一种车辆。所述车辆具有电力驱动器和根据第二方面的蓄能器。
[0020]在第四方面，提供了一种用于生产复合材料的方法。所述复合材料特别地为潜热蓄热器等，所述复合材料由多孔基体材料和填充材料制成，所述填充材料插在所述基体材料的孔中，相变材料用作所述填充材料，所述相变材料具有在15℃至200℃的范围内的熔融温度，所述基体材料由具有嵌入酸的石墨制成。
[0021]在一些实施方案中，所述基体材料由所述具有嵌入酸的石墨与多孔添加剂的均匀粉末混合物制成，在模具中将所述粉末混合物固化为坯体，用液相的所述填充材料浸润所述坯体，并且由所述复合材料制成主体。
[0022]在一些实施方案中，所述基体材料由所述具有嵌入酸的石墨、多孔添加剂和固相的所述填充材料的均匀粉末混合物制成，在模具中将所述粉末混合物固化为由所述复合材料制成的主体。
[0023]在第五方面，提供了复合材料用于封装蓄能器的用途。所述复合材料由多孔基体材料和填充材料制成，所述填充材料插在所述基体材料的孔中，所述填充材料为相变材料，所述相变材料具有在15℃至200℃的范围内的熔融温度，所述基体材料包含具有嵌入酸的石墨。
[0024]在一些实施方案中，所述复合材料用作用于所述蓄能器的散热器，所述蓄能器的温度升高，直到超过所述填充材料的熔融温度并且所述填充材料从固相变为液相。
[0025]在一些实施方案中，所述复合材料用作用于所述蓄能器的耐火覆盖层(cladding，或称为包层)，所述蓄能器的温度或所述蓄能器的直接环境的温度升高，直到所述具有嵌入酸的石墨膨胀并且所述蓄能器上形成膨胀层。
具体实施方式
[0026]根据本专利技术的用于形成潜热蓄热器等的复合材料由多孔基体材料和填充材料制成，填充材料插在基体材料的孔中，填充材料为相变材料，相变材料具有在15℃至200℃的范围内的熔融温度，其中基体材料包含具有嵌入酸的石墨。
[0027]根据本专利技术，基体材料包含以下物质或由以下物质组成：未膨胀的石墨层间化合物(graphite intercalate，或称为石墨嵌加物)，即被称为石墨盐的物质。基体材料可至少部分地或全部由石墨层间化合物组成。特别地，酸化合物或盐存储在石墨层之间，当达到一定温度时，该酸化合物或盐蒸发，并且通过驱使石墨层分开而导致石墨膨胀。在这种情况下，以基体材料还未以这种方式膨胀的方式配置复合材料。原则上，石墨不是很适于排放热能且不具有足够大以可合理用于插入相变材料的孔隙率；然而，在本文中仍然使用石墨作为基体材料，这是因为可以利用具有嵌入酸的石墨的所述有利性能。当复合材料与技术设备的加热部件接触时，复合材料初始可用作散热器。当相变材料从固体变为液体时，大量热能可以从该部件消散。如果所述部件的加热或温度进展或升高至一点(在该点，通过相变材料消散热能不再是可能的且存在例如部件可能着火或使相邻部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于形成潜热蓄热器等的复合材料，所述复合材料由多孔基体材料和填充材料制成，所述填充材料插在所述基体材料的孔中，所述填充材料为相变材料，所述相变材料具有在15℃至200℃的范围内的熔融温度，其特征在于，所述基体材料包含具有嵌入酸的石墨。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述相变材料具有在50℃至150℃的范围内的熔融温度。3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料包含被选择为这样的质量分数的具有嵌入酸的石墨：使得所述具有嵌入酸的石墨在200℃的温度下开始膨胀。4.根据前述权利要求中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料包含百分之0.5至10质量的质量分数的具有嵌入酸的石墨，所述嵌入酸优选为硝酸或硫酸。5.根据前述权利要求中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述具有嵌入酸的石墨具有50cm3/g至150cm3/g的膨胀率。6.根据前述权利要求中任一项所述的复合材料，其特征在于，树脂、聚合物和/或短切纤维作为添加剂被加入所述基体材料。7.根据前述权利要求中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述基体材料由经膨胀的石墨和具有嵌入酸的石墨组成。8.根据前述权利要求中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述基体材料配置为表现出各向异性的膨胀性能。9.根据前述权利要求中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述相变材料由有机物质组成，所述有机物质优选为长链的、支链的或无支链的烃类，或长链烃酸类或聚合的烃单元，特别优选为链烷烃。10.根据权利要求1至8中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述相变材料由无机物质组成，所述无机物质优选为以以下各项为基础的水合盐：锂、钠、钾、镁、钙、铝或铵作为阳离子且硝酸根、硫酸根、碳酸根、乙酸根、氯离子、溴离子、硫代硫酸根、磷酸二氢根、磷酸氢根或磷酸根作为阴离子，特别优选地，成核添加剂被加入所述水合盐。11.根据权利要求1至8中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗洛里安，
申请(专利权)人：申克碳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：