【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光热复合材料，具体涉及一种吸光储热复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、太阳能是巨大的绿色能源，每天都有巨量的太阳辐射能投射到地球。光热利用是太阳能的主要利用方式，光热发电已经大规模地应用，光热转换材料是太阳能光热利用的关键，材料的性能直接影响太阳能的利用效率；优异的光热材料应该具有吸光度高、能够全波长吸收太阳光、光热转换效率高、组成和结构稳定以及材料成本低等优点。对于家庭和工业用太阳能转换材料，应在中高温下能够稳定和长期地工作。波动性和季节性会影响太阳能的利用，这个问题可以用储能技术来解决。储能技术是新能源与可再生能源发展的核心支撑。相比于电化学储能和电气储能等技术，储热技术在装机规模、储能密度、储能成本和使用寿命等方面具有显著的优势。与压缩空气储能和抽水蓄能相比，储热技术的储能密度高、占地面积小、成本低、对环境影响小、不受地理和环境等条件的限制。
2、然而，传统的太阳能储热技术利用管道和导热流体传输热能，这个过程既有热能损失、也增加设备和维护成本。如果储热材料能够直接把光能转化为热能以及完成储热，就可以省去换热和热能传输过程和相关的设备，具有实际应用的优势。鉴于此，如何开发一种能够全波吸收太阳光，而且光热转换效率高、性能稳定、耐高温以及成本低，同时可以减少设备数量、缩短光热储过程、提高光热储系统效率的吸光储热复合材料是亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种兼备吸光发热储热功能的吸光储热复合材料及其制备方法，将光热材料和储热材料相
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、一种吸光储热复合材料，包括光热材料和储热材料。
4、进一步地，所述光热材料包括褐锰矿类硅酸盐mn7-x-y-zmxnypzsio12。
5、进一步地，所述吸光储热复合材料，包括mn7-x-y-zmxnypzsio12-储热材料。
6、进一步地，所述吸光储热复合材料为多孔结构。
7、进一步地，所述储热材料包括氢氧化物储热材料、水合物储热材料、熔盐储热材料和有机相变储热材料中的一种或几种。
8、进一步地，所述氢氧化物储热材料包括氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锂、氢氧化锶、硼酸、氢氧化钙中的一种或几种。
9、进一步地，所述水合物储热材料包括硫酸钠水合物、硫酸钙水合物、硫酸铜水合物、硫酸镁水合物、硫酸铝水合物、硫酸铝钾水合物、硫代硫酸钠水合物、碳酸钠水合物、溴化钙水合物、溴化镁水合物、氯化锂水合物、硝酸锂水合物、硝酸锌水合物、硝酸铁水合物、硝酸钙水合物、硝酸镧水合物、硝酸镁水合物、溴化锶水合物、氯化锶水合物、氯化钙水合物、氯化镁水合物、氯化镧水合物、氢氧化锂水合物、氢氧化锶水合物、氢氧化钠水合物、氢氧化钾水合物、氯化镁水合物、氯化铁水合物、氯化铝水合物、磷酸钠水合物和磷酸氢钠水合物中的一种或几种。
10、进一步地，所述熔盐储热材料包括硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙、硝酸锂、氯化钠、氯化钾和氯化钙中的一种或几种。
11、进一步地，所述有机相变储热材料包括聚醚类、聚酰胺类和聚酯类中的一种或几种。
12、进一步地，所述mn7-x-y-zmxnypzsio12中，m, n和p选自ni, co, cu, cr, v, ti, sr,fe, zn, li, ce, bi, in, sn, mo和w金属元素中的任意三种，x, y和z选自0-1之间的任何数，可以任意组合，其中，y和z可以为0。
13、本专利技术还提供了所述的吸光储热复合材料的制备方法，包括以下步骤：
14、(1) 将水和乙醇按体积比为3:1的比例混合得到乙醇溶液，向乙醇溶液中加入7-x物质的量份的mn(no3)2和x物质的量份的金属元素m、y物质的量份的金属元素n和z物质的量份的金属元素p的硝酸盐或氯化物，搅拌溶解，得到混合液a；
15、(2) 向步骤(1)所得混合液a中，加入1物质的量份的na2sio3，搅拌溶解，得到混合液b；
16、(3) 向步骤(1)所述乙醇溶液两倍体积的去离子水中缓慢加入氨基酸，去离子水和氨基酸的质量比为20:1，搅拌至完全溶解，再加入储热材料，缓慢搅拌10-20 min，与步骤(1)所述混合液a混合，搅拌8-15 min，慢慢滴加步骤(2)所得混合液b，得到混合液c；
17、(4) 将步骤(3)所得混合液c静置3 h，500-600℃煅烧5-6 h，冷却至室温，用去离子水洗涤3次后，加入步骤(1)所述乙醇溶液等体积的去离子水，110℃水化1-2 h，120℃干燥4 h，得到吸光储热复合材料。
18、进一步地，步骤(1)所述mn(no3)2和乙醇溶液的质量比为1:10。
19、进一步地，步骤(3)所述储热材料的加入量占吸光储热复合材料质量的55-98%。
20、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
21、本专利技术是将可吸光发热的光热材料与储热材料结合起来制备得到的同时具备吸光发热储热功能的吸光储热复合材料，用光热材料增强储热材料的吸光度和光热转化效率，可直接吸收光能转换为热能，并将热能储存，一步完成吸收太阳能、光热转换以及储热过程，不需进行热能传输，避免了热能传输过程中的热能损失，和设备维护成本，大幅度简化了现有集热与储热系统。本专利技术制备的吸光储热复合材料，为多孔材料，能够全波吸收太阳光，同时孔隙的形成增加了传热传质通道，光照射时热量沿光热材料进行传导，且在孔内反射，因此光热转换效率和导热率较高。本专利技术的储热材料可以选择氢氧化物、水合物、熔盐和有机相变储热材料，光热材料包括褐锰矿类硅酸盐mn7-x-ymxnypzsio12，材料选择范围广，同时，不同光热材料和储热材料可以多种混合使用，还可通过改变光热材料中不同金属元素的比例改变温度，可适应多种实际需求。硅酸盐熔点高，化学性质稳定，褐锰矿类化合物热传导性好、硬度大，可避免烧结问题。由于光热材料和储热材料之间的吸附作用，光热材料被分散在储热材料中，通过光热转换作用产生的热能可以直接存储在储热材料中，可以显著地提高太阳热能的利用效率，减少热量在传递过程中的损耗，进一步降低热量损失。本专利技术的制备方法工艺简单易控，成本低廉，易于实现大规模生产；所制备的吸光储热复合材料具有吸光发热效果好、储热能力强等优点。
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1.一种吸光储热复合材料，其特征在于，包括光热材料和储热材料。
2.根据权利要求1所述的一种吸光储热复合材料，其特征在于，所述光热材料包括褐锰矿类硅酸盐Mn7-x-y-zMxNyPzSiO12。
3.根据权利要求2所述的一种吸光储热复合材料，其特征在于，所述吸光储热复合材料包括Mn7-x-y-zMxNyPzSiO12-储热材料。
4.根据权利要求3所述的一种吸光储热复合材料，其特征在于，所述吸光储热复合材料为多孔结构。
5.根据权利要求4所述的一种吸光储热复合材料，其特征在于，所述储热材料包括氢氧化物储热材料、水合物储热材料、熔盐储热材料和有机相变储热材料中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的一种吸光储热复合材料，其特征在于，所述氢氧化物储热材料包括氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锂、氢氧化锶、硼酸、氢氧化钙中的一种或几种；所述水合物储热材料包括硫酸钠水合物、硫酸钙水合物、硫酸铜水合物、硫酸镁水合物、硫酸铝水合物、硫酸铝钾水合物、硫代硫酸钠水合物、碳酸钠水合物、溴化钙水合物、溴化镁水合物、氯化锂水合物、硝酸锂水合物、硝酸锌
7. 根据权利要求6所述的一种吸光储热复合材料，其特征在于，所述Mn7-x-y-zMxNyPzSiO12中，M, N和P选自Ni, Co, Cu, Cr, V, Ti, Sr, Fe, Zn, Li, Ce, Bi, In,Sn, Mo和W金属元素中的任意3种，x, y和z选自0-1之间的任何数，可以任意组合，其中y和z可以为0。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的一种吸光储热复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种吸光储热复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述Mn(NO3)2和乙醇溶液的质量比为1:10。
10.根据权利要求9所述的一种吸光储热复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述储热材料的加入量占吸光储热复合材料质量的55-98%。
...【技术特征摘要】
1.一种吸光储热复合材料，其特征在于，包括光热材料和储热材料。
2.根据权利要求1所述的一种吸光储热复合材料，其特征在于，所述光热材料包括褐锰矿类硅酸盐mn7-x-y-zmxnypzsio12。
3.根据权利要求2所述的一种吸光储热复合材料，其特征在于，所述吸光储热复合材料包括mn7-x-y-zmxnypzsio12-储热材料。
4.根据权利要求3所述的一种吸光储热复合材料，其特征在于，所述吸光储热复合材料为多孔结构。
5.根据权利要求4所述的一种吸光储热复合材料，其特征在于，所述储热材料包括氢氧化物储热材料、水合物储热材料、熔盐储热材料和有机相变储热材料中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的一种吸光储热复合材料，其特征在于，所述氢氧化物储热材料包括氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锂、氢氧化锶、硼酸、氢氧化钙中的一种或几种；所述水合物储热材料包括硫酸钠水合物、硫酸钙水合物、硫酸铜水合物、硫酸镁水合物、硫酸铝水合物、硫酸铝钾水合物、硫代硫酸钠水合物、碳酸钠水合物、溴化钙水合物、溴化镁水合物、氯化锂水合物、硝酸锂水合物、硝酸锌水合物、硝酸铁水合物、硝酸钙水合物、硝酸镧水合物、硝酸镁水合物、溴化锶水合物、氯化锶水合物、氯化钙...
【专利技术属性】
技术研发人员：张俊发，武钦佩，郝瑞敏，
申请(专利权)人：山西三水能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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