一种双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法


[0001]本专利技术属于新能源材料
，具体涉及一种双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法
。

技术介绍

[0002]目前，随着化石能源的消耗，不仅造成环境污染，而且造成了全球能源危机
。
为了解决能源短缺问题，开发和利用新能源例如太阳能
、
生物质能和风能等，可以有效缓解这个问题
。
近年来，越来越多的研究倾向于开发高效储能技术，主要包括电能存储
、
机械能存储
、
化学存储和热能存储等，其中热能存储由于低成本与应用广泛而被作为一种具有潜力的技术
。
目前，储热系统主要包括三种类型显热储存
、
潜热储存和热化学储热，其中潜热储存在太阳能收集，热管理应用与热量回收领域内广泛利用
。
[0003]潜热储存主要是利用相变材料，利用相变材料的相态变化实现能量的吸收与释放，根据相变温度将相变材料分为低温相变材料，中温相变材料和高温相变材料
。
根据相变材料的成分可将相变材料分为有机相变材料和无机相变材料，有机相相变材料如石蜡，醇和聚乙烯等，但是他们的热导率通常较低，且存在易挥发和易泄露的缺陷
。
无机相变材料主要有水
、
无机盐和合金等，相较于有机相变材料而言，无机相变材料的优势在于具有更高的体积储热密度，金属及其合金由于储热密度高，熔化体积膨胀小以及超高热导率等优势在众多相变材料中脱颖而出
。
[0004]然而，相变材料在使用过程中也存在发生固
‑
液相变时液体相变材料易发生泄露的问题，液体相变材料的泄露不仅影响材料的使用寿命，另一方面也影响了热能储存系统的正常运作
。
胶囊化封装技术不仅解决了相变材料存在的易泄露问题，而且核壳结构的存在也减少了环境因素对芯材的影响
。
封装相变材料通过将相变材料封装于特定材料内，形成具有明显核壳的结构，在高温相变时液态金属对于金属外壳有着较强的腐蚀
。
更重要的是，金属相变材料在高温下发生固
‑
液相变造成体积膨胀，往往存在挤压外壳而造成胶囊外壳的破裂的风险
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是：提供了一种双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法
。
本专利技术解决了目前高温相变大胶囊的封装问题与导热性能强化问题
。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法，将铜球表面温度降低；取过量硬脂酸粉末在恒温条件下融化；将表面降温后的铜球置于融化后的硬脂酸中，待铜球表面均匀附着固体硬脂酸后取出，制备得到铜球
@
硬脂酸大胶囊；将碳化硅
、
羧甲基纤维素与水混匀；将混匀后的混合物包覆于铜球
@
硬脂酸大胶囊表面，干燥后得到具有双层外壳的初始大胶囊；将初始大胶囊放进行预烧结，去除硬脂酸和羧甲基纤维素；再将预烧结后的胶囊进行高温烧结，得到储热相变大胶囊
。
[0007]前述的双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法中，铜球直径为3～
15mm。
[0008]前述的双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法中，铜球表面温度降低至
0℃
以下
。
[0009]前述的双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法中，硬脂酸与碳化硅的质量比
10
～
20∶5
～
8。
[0010]前述的双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法中，硬脂酸粉末的融化温度为
75
～
90℃。
[0011]前述的双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法中，铜球置于硬脂酸内的时间为3～
5s。
[0012]前述的双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法中，碳化硅
、
羧甲基纤维素
、
水的质量比为5～
8∶0.1
～
0.15∶2.5
～
3.5。
[0013]前述的双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法中，包覆厚度为
1.5
～
3mm。
[0014]前述的双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法中，包覆后的干燥温度为
75
～
90℃
，干燥时间为
4h。
[0015]前述的双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法中，碳化硅
、
羧甲基纤维素与水混匀时，搅拌转速为
400
～
700rpm
，搅拌时间为
0.5
～
1h。
[0016]前述的双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法中，预烧结气氛为空气，升降温速率为
5℃/min
，预烧结温度为
400
～
500℃
，预烧结时间为
1.5
～
3h。
[0017]前述的双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法中，高温烧结的烧结温度为
1100
～
1300℃
，烧结时间为
1.5
～
3h
，烧结气氛为氩气，升降温速率为
5℃/min。
[0018]前述的双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法中，高温烧结在管式炉内进行，烧结时，磁舟底部铺设碳粉，碳粉的质量为8～
10g。
[0019]本专利技术的优点是：本专利技术提供的高温储热相变大胶囊的制备方法，步骤简单，成本低，制备的相变大胶囊具有良好的封装性能，在储能与热管理领域具有很强的优势
。
[0020]本专利技术使用碳化硅作为外壳材料，使外壳的导热性能得到大幅度提高，有效降低了高温相变时液态金属对于外壳的腐蚀影响
。
此外，本专利技术通过引入硬脂酸，经过预烧结处理成功在外壳与芯材之间引入缓冲间隙，大幅缓解了胶囊芯材固液相变时的体积膨胀，进而大幅降低了外壳被挤压破裂的风险
。
未引入硬脂酸中间层时，烧结得到的储热胶囊破损率超过
75
％；引入硬脂酸做缓冲间隙，烧结得到的储热胶囊破损率降低到5％以下
。
此外经高温烧结后成功制备相变大胶囊，具有良好的封装性能
。
同时经多次冷热循环后，表明大胶囊具有良好的循环稳定性能
。
[0021]综上所述，本专利技术解决了目前高温相变大胶囊的封装问题与导热性能强化问题
。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例1提供的一种双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法流程图；
[0023]图2为本专利技术实施例1提供的双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊光学图像
。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法
,
其特征在于，将铜球表面温度降低；取过量硬脂酸粉末在恒温条件下融化；将表面降温后的铜球置于融化后的硬脂酸中，待铜球表面均匀附着固体硬脂酸后取出，制备得到铜球
@
硬脂酸大胶囊；将碳化硅
、
羧甲基纤维素与水混匀；将混匀后的混合物包覆于铜球
@
硬脂酸大胶囊表面，干燥后得到具有双层外壳的初始大胶囊；将初始大胶囊放进行预烧结，去除硬脂酸和羧甲基纤维素；再将预烧结后的胶囊进行高温烧结，得到储热高温相变大胶囊
。2.
根据权利要求1所述的双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法
,
其特征在于，铜球直径为3～
15mm。3.
根据权利要求1所述的双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法
,
其特征在于，铜球表面温度降低至
0℃
以下
。4.
根据权利要求1所述的双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法
,
其特征在于，硬脂酸与碳化硅的质量比
10
～
20∶5
～
8。5.
根据权利要求1所述的双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法
,
其特征在于，硬脂酸粉末的融化温度为
75
～
90℃。6.
根据权利要求1所述的双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法
,
其特征在于，铜球置于硬脂酸内的时间为3～
5s。7.
根据权利要求1所述的双壳包覆金属铜球储热相变大胶囊的制备方法
,
其特征在于，碳化硅
、
羧甲基纤维素
、
水...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄平安，李春博，杨薛明，苑初明，迟赫，
申请(专利权)人：保定维赛新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：