一种多孔铜基复合相变储热材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多孔铜基复合相变储热材料及其制备方法，具体涉及储热、导热材料技术领域。该制备方法包括以下步骤：(1)制备铜盐混合压片；将铜粉分散至有机溶剂中，缓慢倒入氯化盐搅拌得到悬浮液，烘干、压片；(2)制备多孔铜导热框架：将压片煅烧、冷却、浸泡在纯水中，去除氯化盐模板，再真空干燥；(3)制备多孔铜基复合相变储热材料：将步骤(2)得到的多孔铜导热框架真空浸渍到液态相变材料中，捞出冷却至室温，即得。有益效果：本发明专利技术制备工艺简单，成本低廉，得到的多孔铜基复合相变材料表现出优异的储热性能，易于工业化大批量生产。易于工业化大批量生产。易于工业化大批量生产。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔铜基复合相变储热材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及储热、导热材料
，具体涉及一种多孔铜基复合相变储热材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着近年来经济的快速发展，全球能源消费总量逐年上升，能源需求增长非常迅速，可再生能源和工业余热回收的发展正在快速发展，但热能资源分散、能量连续性差、热利用过程稳定性等问题亟待解决，热能存储技术可以将间歇性的、不相干的热能转化为连续输出的稳定能量，提高总能量系统的效率。因此对新型储热材料和高导热材料的需求非常迫切。传统的蓄热材料蓄热量低，导热效果差，不利于大规模使用，为提高风能，太阳能等能源的利用率，高储热和高导热材料扮演者越来越重要的角色。
[0003]通常金属材的导热效果较好，例如银、铜、铁、铝等金属。如果能使这些材料具有较好的孔隙特点和较好的连接性，就可以将其作为导热骨架支撑相变材料，形成兼具导热和储热效果良好的复合材料。然而，现有材料的连接性太差或者工艺比较复杂。因此，有必要提供一种能够提高孔隙率，且储热效果良好的相变复合材料
[0004]公布号为CN108084973A的中国专利申请文献，公开了一种储热用相变复合材料，属于相变复合材料领域，基于该复合材料的总质量，其包含如下组分：A)65
‑
100％的相变材料；B)0
‑
30％的导热增强剂；C)0
‑
5％的防过冷剂。所述相变材料为赤藻糖醇；所述导热增强剂为纳米铝粉、纳米铜粉、石墨粉、纳米氮化铝、导热碳纤维、石墨烯、膨胀石墨中的一种或多种；所述防过冷剂为纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝、纳米二氧化硅、纳米四氧化三铁、纳米氧化铜中的一种或多种。所述相变复合材料的制备方法包括：1)将相变材料加热熔融；2)向步骤1)中获得的熔融液体中加入防过冷剂并搅拌均匀；3)将步骤2)中所得液态中加入导热增强剂，搅拌均匀后出料，冷却后即得本专利技术的相变复合材料。该复合材料的过冷度低、相变温度高、相变潜热大、导热率高、循环稳定性好，更重要的是，由于混合或复合了防过冷剂，促进了熔融和凝固结晶性能，大大提高了冷热循环效能。但该材料的储热性能如何并未涉及。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于如何现有的相变复合材料导热性差、储热性差的问题。
[0006]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
[0007]一种多孔铜基复合相变储热材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)制备铜盐混合压片：包括以下步骤：
[0009]S1：铜悬浮液的制备：将铜粉分散至有机溶剂中，均匀分散后倒入食盐晶体不断搅拌至均匀得到悬浮液；
[0010]S2：铜盐混合浆料的制备：将氯化盐研磨后，倒入步骤S1得到的悬浮液中，不断搅
拌；
[0011]S3：将步骤S2中的悬浮液烘干，获得浆料；
[0012]S4：将步骤S3中获得的浆料压制成片；
[0013]S5：将步骤S4中压好的片烘干；
[0014](2)制备多孔铜导热框架：
[0015]将步骤(1)制得的压片煅烧，待降至室温后取出，浸泡在纯水中至氯化盐全部溶解，去除氯化盐模板，再将去除氯化盐模板后的样品真空干燥，得到多孔铜导热框架；
[0016](3)制备多孔铜基复合相变储热材料：
[0017]将步骤(2)获得的多孔铜导热框架完全浸渍到液态相变材料中，之后在真空装置中加热，捞出样品，冷却至室温，即得。
[0018]有益效果：本专利技术使用牺牲模板食盐作为多孔铜的造孔剂，使其具有较高的孔隙率，并具有良好的连续性，从而形成具有高导热特性的导热骨架；经过食盐等牺牲模板的压制，使片状铜粉表面粗糙，可以有效形成表面张力，限制相变材料液化时的泄露，并且铜片形成的粗糙表面可以有效提高光热的转化效率，并且通过具有高潜热的相变材料进行存储，提高了相变复合材料导热性、储热性。
[0019]优选的，所述步骤S1中铜粉为微米级片状粉末。
[0020]优选的，所述步骤S1中铜粉与食盐晶体的质量比为3
‑
7：2
‑
6。
[0021]优选的，所述步骤S1中铜粉的直径为35
‑
65μm，其材质为纯铜。
[0022]优选的，所述步骤S1中有机溶剂为无水甲醇或无水酒精。
[0023]优选的，所述步骤S1中食盐晶体的边长为5
‑
10μm。
[0024]优选的，所述步骤S2中氯化盐为氯化钠或者氯化钾。
[0025]优选的，所述步骤S2中将氯化盐研磨至500
‑
700目。
[0026]优选的，所述步骤S3中烘干的温度为100
‑
200℃，烘干时间为5.5
‑
6.5h。
[0027]优选的，所述步骤S5中烘干的温度为250
‑
350℃，烘干时间为3
‑
5h。
[0028]优选的，所述步骤(2)中煅烧的温度为700
‑
900℃，煅烧的时间为1
‑
3h。
[0029]优选的，所述步骤(3)中相变材料为高级脂肪烃类、脂肪酸类、酯类或结晶水合盐类。
[0030]优选的，所述步骤(3)中相变材料为石蜡、三水醋酸钠、硬脂酸、十水硫酸钠中的一种。
[0031]优选的，所述步骤(3)中加热的温度为60
‑
80℃，加热的时间为3
‑
5h。
[0032]本专利技术还提供一种采用上述方法制备的多孔铜基复合相变储热材料。
[0033]本专利技术的优点在于：
[0034]1.本专利技术使用牺牲模板作为多孔铜的造孔剂，使其具有较高的孔隙率，并具有良好的连续性，从而形成具有高导热特性的导热骨架；经过食盐等牺牲模板的压制，使片状铜粉表面粗糙，可以有效形成表面张力，限制相变材料液化时的泄露，并且铜片形成的粗糙表面可以有效提高光热的转化效率，并且通过具有高潜热的相变材料进行存储，提高了相变复合材料导热性、储热性。
[0035]2.本专利技术制备工艺简单，成本低廉，得到的多孔铜基复合相变材料表现出优异的储热性能，易于工业化大批量生产。
[0036]3.本专利技术所制备的多孔铜基相变复合材料能够为工业余热、光热的回收利用的提供广阔的前景。
[0037]4.本专利技术提出一种高储热和导热效果的导热复合相变材料，解决了间歇性的、不相干的热能转化为连续输出的稳定能量的问题。
附图说明
[0038]图1为本专利技术实施例1中铜粉和食盐浆料的压制示意图；
[0039]图2中a为实施例1中浆料压制成型示意图，b为实施例1去除食盐后的多孔铜导热基体图；
[0040]图3中a为实施例1中制备多孔铜传热框架所使用的原始片状铜粉示意图，b和c为实施例1中制备多孔铜传热框架SEM图；
[0041]图4为本专利技术实施例1中制备的复合相变材料在模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔铜基复合相变储热材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备铜盐混合压片：包括以下步骤：S1：铜悬浮液的制备：将铜粉分散至有机溶剂中，均匀分散后倒入食盐晶体不断搅拌至均匀得到悬浮液；S2：铜盐混合浆料的制备：将氯化盐研磨后，倒入步骤S1得到的悬浮液中，不断搅拌；S3：将步骤S2中的悬浮液烘干，获得浆料；S4：将步骤S3中获得的浆料压制成片；S5：将步骤S4中压好的片烘干；(2)制备多孔铜导热框架：将步骤(1)制得的压片煅烧，待降至室温后取出，浸泡在纯水中至氯化盐全部溶解，去除氯化盐模板，再将去除氯化盐模板后的样品真空干燥，得到多孔铜导热框架；(3)制备多孔铜基复合相变储热材料：将步骤(2)获得的多孔铜导热框架完全浸渍到液态相变材料中，之后在真空装置中加热，捞出样品，冷却至室温，即得。2.根据权利要求1所述的多孔铜基复合相变储热材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中铜粉与食盐晶体的质量比为3
‑
7：2
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6。3.根据权利要求1或2所述的多孔铜基复合相变储热材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中有机溶剂为无水甲醇或无水酒精。4.根据权利要求3所述的多孔铜基复合相变储热材料的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭攀，刘琳，史洪伟，张德瑾，刘程成，卞振涛，
申请(专利权)人：宿州学院，
类型：发明
国别省市：