【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及相变材料，具体地说，涉及一种疏油生物炭/石蜡复合相变材料及其制备方法。
技术介绍
1、能源作为现代社会发展和人类生存的重要基础，影响着社会经济的稳定。目前，我国能源问题日益严重，主要表现在能源利用率低、能源的供应结构不完善等方面。其中建筑能源消耗占比较大，并同时排放了近30％的co2。为响应碳中和、碳达峰的政策，优化现有的能源供需结构，减少建筑体系的能量消耗与碳排放是应对能源问题的有效方法。
2、太阳能是地球上最为丰富的可再生能源之一，受到了众多国内外学者的重要关注。虽然太阳能拥有众多优越性，但其能量的产生过程具有不确定性，其中最为重要的影响因素是天气变化，这种不确定性导致太阳能的供应和使用在建筑行业几乎无法利用。但热能储存可以将过剩或不能及时使用的太阳能储存起来，在需要利用时放出，以提高太阳能的利用率，因此可以考虑将具有热能储存的材料融入建筑材料或覆盖其表面，使其达到隔热、储热的目的，以减少建筑体系的能源消耗。
3、热能储存的方式有三种，分别是：显热储热、热化学储热和潜热储热。潜热储热是应用相变材料发生相变时吸收或放出热量来完成能量的储存，其中相变材料(石蜡)不仅材料成本较低，也相对稳定，便于操控。潜热储热技术可以使能源的分配更加合理，提高能源利用效率，此外，建筑节能、新能源开发、余热回收、电力调峰等也与潜热储能技术息息相关。而相变储热材料作为潜热储热系统中最为重要的一部分，它不仅关系到储热系统的性能，还会决定储热系统的安全性与稳定性。因此，优化相变储热材料的性能成为热能储存系统研究的重点
4、常见的固-液相变材料本身在吸热状态下会从固态变为液态，直接应用会出现泄漏的问题，从而导致储热性能的损失。复合相变材料的制备可以有效的解决这些问题。复合相变材料是将基底相变材料与载体支撑材料复合而成的，在复合相变材料中，固-液相变材料会在制备过程中进入支撑材料丰富的孔隙中，在应用场景下吸热相变材料由固态转变为液态时可以很好的被孔隙结构储存起来，防止泄漏。此外，由于大部分支撑材料本身的化学惰性不会参与相变过程，因此不得不提高支撑材料的包封率以提升复合相变材料的相变焓。因此支撑材料的特性显得尤为重要。
5、目前，复合相变材料中的载体材料种类十分丰富，不同的载体材料具有不同的优缺点。常见的载体材料有碳基材料、粘土矿物质材料、高分子聚合物和其他材料。碳基材料主要包括膨胀石墨、石墨片、氧化石墨、碳纳米管等。这些材料具有稳定的化学性质、较低的密度、以及与纯相变材料良好的相容性。因其具有丰富的孔隙，将其添加至相变材料中能有效的防止液体相变材料泄漏。但现有研究的关注重点几乎全部放在了对碳材料孔隙的研究中，且在改性过程使用了大量的浓度较高的酸、碱等化学试剂，不符合环保减碳的理念。
6、公开号为cn116376520a的专利，公开了一种羧甲基壳聚糖增强的纳米氮化硼气凝胶复合相变材料的制备方法，该方法采用多种化学物质以及工业制品，过于依赖复杂的处理方法，可能会造成更大程度上的污染。公开号为cn116554841a的专利，公开了一种脂肪酸/脂肪醇复合相变材料性能优化方法，该方法基于固-固相变材料，虽然重视了表面改性，但仍然使用了大量的化学试剂，容易造成环境污染；该方法使用了石油化工原料已经造成了能源的消耗，且处理步骤繁杂，处理难度较高，处理效果与处理成功率不能确定。enhanced thermal storage capacity of paraffin/diatomite composite usingoleophobic modication(doi:10.1016/j.jclepro.2020.123211)，该方法使用了1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷改性硅藻土，使其具有疏油性能，其中1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷价格昂贵，制备疏油表面需要混合与加热，存在成本高、工艺繁琐的问题。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题：
2、用以解决现有技术中复合相变材料的制备方法采用大量的化学试剂、制备步骤繁琐、石蜡的负载量低的问题。
3、本专利技术采用的技术方案：
4、针对上述的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种疏油生物炭/石蜡复合相变材料及其制备方法，发现对碳材料进行表面改性(疏油)可以大幅提升碳材料的支撑性能，可以使熔融的相变材料(石蜡)被包封在疏油层内部，不发生泄漏问题，大幅提升支撑材料的包封性能。具体内容如下：
5、第一，本专利技术提供一种疏油生物炭/石蜡复合相变材料，生物炭经疏油改性，在其表面形成疏油层；石蜡与形成有疏油层的生物炭经真空浸渍处理，使得石蜡储存在生物炭的孔隙中，形成复合相变材料。
6、本专利技术提供了一种前述提及的疏油生物炭/石蜡复合相变材料的制备方法，包括如下步骤：
7、s1生物质经活化剂处理、经碳化处理得到生物炭a；具体内容为：
8、生物质处理前，经脱水处理；生物质用去离子水冲洗多次后，经干燥直至完全脱水；生物质包括树木和采伐加工剩余物、污泥、餐厨垃圾中的至少一种；树木和采伐加工剩余物包括各种类型的木块、木质素、纤维素等。
9、活化处理：生物质浸泡于活化剂溶液中，保持一段时间后，干燥完全；
10、活化剂为可溶性金属盐；金属盐包括锌盐、铁盐、钙盐中的至少一种；金属盐的盐种类包括盐酸盐、硝酸盐中的至少一种。前述中，可以是zncl2、cacl2、fecl3、fecl2、zn(no3)2、ca(no3)2、fe(no3)3、fe(no3)3。
11、活化剂的浓度为0.1～5mol/l；生物质与活化剂的比例为1g:5～25ml。
12、碳化工序：管式炉中，升温至550～650℃保持1.5～2.5h，期间通入氮气；升温速率为5℃/min；氮气的通入量为200ml/min。
13、s2生物炭a与疏油改性剂共混后干燥得到形成有疏油层的生物炭b；具体内容为：
14、生物炭a与全氟烷基有机酸的乙醇溶液共混一段时间后，干燥得到形成有疏油层的生物炭b；全氟辛酸的浓度为0.01～0.03mol/l；生物炭a与全氟烷基有机酸的乙醇溶液的比例为1g:12～20ml；
15、采用振荡器进行共混，共混结束后，用无水乙醇漂洗后干燥。
16、全氟烷基的有机酸的碳原子个数为8～18；具体可以是全氟辛酸、全氟癸酸、全氟十二酸、全氟十八酸等；且加入不仅限于其中一种。
17、s3生物炭b与熔融态石蜡经真空浸渍处理，得到复合相变材料；具体内容为：
18、真空浸渍工序：真空干燥设备保持55～65℃，维持真空环境2～4h；
19、真空浸渍结束后，间隔翻转复合相变材料。
20、本专利技术达到的技术效果：
21、(1)选用废弃生物质，在解决废弃物的同时废物利用，且活化过程未使用对环境有严重危害的化学试剂。
22、(2)首次将金属盐活化的生物炭与表本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种疏油生物炭/石蜡复合相变材料，其特征在于，生物炭经疏油改性，在其表面形成疏油层；石蜡与形成有疏油层的生物炭经真空浸渍处理，使得石蜡储存在生物炭的孔隙中，形成复合相变材料。
2.根据权利要求1所述的疏油生物炭/石蜡复合相变材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的疏油生物炭/石蜡复合相变材料的制备方法，其特征在于，S1包括特征(S1-1)至(S1-3)中的至少一个：
4.根据权利要求3所述的疏油生物炭/石蜡复合相变材料的制备方法，其特征在于，S1包括特征(S1-1-1)、(S1-3-1)中的至少一个：
5.根据权利要求2所述的疏油生物炭/石蜡复合相变材料的制备方法，其特征在于，S3包括特征(S3-1)至(S3-2)中的至少一个：
6.根据权利要求2至5中任意一项所述的疏油生物炭/石蜡复合相变材料的制备方法，其特征在于，S1包括特征(S1-4)至(S1-6)中的至少一个：
7.根据权利要求6所述的疏油生物炭/石蜡复合相变材料的制备方法，其特征在于，S1包括特征(S1-4-1)至(
8.根据权利要求2至5中任意一项所述的疏油生物炭/石蜡复合相变材料的制备方法，其特征在于，S2包括特征(S2-1)至(S2-4)中的至少一个：
9.根据权利要求8所述的疏油生物炭/石蜡复合相变材料的制备方法，其特征在于，S2包括特征(S2-1-1)：
10.一种如权利要求2至9中任意一项的制备方法得到的疏油生物炭/石蜡复合相变材料。
...【技术特征摘要】
1.一种疏油生物炭/石蜡复合相变材料，其特征在于，生物炭经疏油改性，在其表面形成疏油层；石蜡与形成有疏油层的生物炭经真空浸渍处理，使得石蜡储存在生物炭的孔隙中，形成复合相变材料。
2.根据权利要求1所述的疏油生物炭/石蜡复合相变材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的疏油生物炭/石蜡复合相变材料的制备方法，其特征在于，s1包括特征(s1-1)至(s1-3)中的至少一个：
4.根据权利要求3所述的疏油生物炭/石蜡复合相变材料的制备方法，其特征在于，s1包括特征(s1-1-1)、(s1-3-1)中的至少一个：
5.根据权利要求2所述的疏油生物炭/石蜡复合相变材料的制备方法，其特征在于，s3包括特征(s3-1)至(s3-...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹倩倩，朱舸，朱霄珣，王睿坤，赵争辉，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：
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