專利名稱：一種梯級多孔異質(zhì)復合相變材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復合相變材料領(lǐng)域，具體涉及適用于不同溫度的梯級多孔異質(zhì)復合相變材料的制備方法。
背景技術(shù)：
能源儲存是能源科學與技術(shù)的重要分支。目前人類正面臨能源危機，傳統(tǒng)的化石能源有限 ，已經(jīng)不能滿足未來人類發(fā)展的需求。使用化石能源還會造成嚴重的環(huán)境污染，排放出的大量的溫室氣體使氣候惡化。為此，人類開發(fā)了太陽能、風能、海洋能等清潔能源。但是，這些能源多屬于自然能源，缺少人為可控性，具有分散性、間歇性、波動性等特點，從而使用效率低，不適合投入大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。此外，余能廢能約占燃料總消耗量的30%以上，對工業(yè)廢熱余熱的有效回收和再利用，是節(jié)能降耗和減少熱污染的最有效途徑之一。由于儲能技術(shù)可解決能源供求在時間和空間上不匹配的問題，因而是提高能源利用率、減少化石能源消耗的有效手段。相變儲能是最具應用前景的儲能技術(shù)之一。相變儲能材料，簡稱相變材料(PhaseChange Materials, PCM)具有儲能密度大,儲能與釋能過程近乎恒溫等特點,近幾十年來逐漸成為眾多科研工作者研究的熱點。根據(jù)使用溫度，相變材料可分為常低溫材料與高溫材料。常低溫材料適用溫度主要在20 °C 200 °C，主要包括一些無機鹽水合物、有機物以及高分子等材料；而高溫相變材料的相變溫度主要在200 °C 1000 °C，主要包括的是一些熔融鹽，也有金屬及合金，適用于一些特殊的高溫環(huán)境。相變材料中應用最廣泛的是固液相變材料，在儲能放熱過程中存在固態(tài)向液態(tài)的變換。為了避免相變材料液相時發(fā)生泄露，并且減輕其對容器的腐蝕作用，可以將相變材料分散于多孔基體中，從而形成定形復合相變材料。在多孔基負載型復合相變材料領(lǐng)域，膨脹石墨是使用頻率最高的多孔基體。以該類材料為基材時，芯材的選擇大部分是有機類的相變材料，如石蠟、直鏈烷烴、飽和脂肪酸等，也有小部分是無機水合鹽，所制得的多孔基復合相變材料適用于常低溫儲能領(lǐng)域。膨脹石墨基材也少量用于高溫相變領(lǐng)域，同濟大學的張東教授發(fā)表了專利“一種具有相變儲能功能的相變石墨粉及其制備方法”(專利號CN102031090A)，公開了以石墨為基體，以無機鹽水合物或高溫無機鹽相變材料為芯材的復合相變材料的制備方法。該專利中提及到以硝酸鈉和硝酸鈣的飽和水溶液浸潰石墨粉制備出相變復合材料，其相變溫度為225°C，適于高溫領(lǐng)域。以其他多孔基材負載相變材料的研究中，相變芯材的選擇大部分也是有機類相變材料，涉及到無機熔融鹽的占小數(shù)。專利CN102061403A提出了一種多孔材料基體和復合相變蓄熱材料及其制備方法，以含鈣原料和含硅原料制備多孔基體，并加入納米金屬粉，將無機鹽相變材料及多孔基體一并移入高溫設(shè)備，在高于無機鹽熔點的溫度下使得相變材料滲入到多孔材料的基體中。上述的專利均提出了無機鹽相變材料與多孔基體復合的基本思路，制備出的多孔基材復合相變材料可用于太陽能高溫儲存利用和工業(yè)余熱利用。但是由于流程工業(yè)間歇性余熱具有不穩(wěn)定、溫域大等特點，若回收利用，憑單一相變溫度的相變復合材料并不足以滿足實際需要，因而在實際工程應用上具有一定局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是:提出一種適用于流程工業(yè)間歇性余熱有效回收或者是太陽能等清潔能源發(fā)展需要的梯級多孔異質(zhì)復合相變材料，該材料適用于高溫領(lǐng)域，與純?nèi)廴邴}相t匕，一方面解決了實際應用過程中液態(tài)熔融鹽的泄漏問題，減緩相變材料本身對容器的腐蝕作用，同時能夠提高熱導率，傳熱性能更好，從而有效提高了熱能利用效率。制備得到的一系列適用于較寬溫域的梯級多孔異質(zhì)復合相變材料與單一溫度的相變材料相比更能適用于工業(yè)廢熱余熱回收的實際情況。針對上述問題，本發(fā)明提出制備一系列溫度呈梯級變化的多孔異質(zhì)復合相變材料的思路。擬采用具有耐高溫、較高穩(wěn)定性以及較大比表面積的多孔材料(膨脹石墨、介孔分子篩、硅藻土等)作為相變基材，通過選用不同的無機熔融鹽相變材料作為芯材，利用浸潰法制備出一系列多孔異質(zhì)復合相變材料，其相變溫度具有梯級特征，潛熱值均在100J.g-1以上且相差不大，能更好地適應于流程工業(yè)廢熱余熱的回收利用。具有溫度梯級的多孔異質(zhì)復合材料優(yōu)勢在于，既克服了相變材料在使用過程中液體泄漏的問題，又更貼近工業(yè)余熱回收利用的實際情況。由于流程工業(yè)間歇性余熱具有溫域大、不穩(wěn)定等特征，當溫域大的廢熱余熱在經(jīng)過運輸管道時，若把具有溫度梯級的一系列多孔異質(zhì)復合相變材料串聯(lián)起來，首先由相變溫度較高的多孔異質(zhì)復合材料回收一部分熱量，使得熱流的溫度下降到與其相變溫度相當?shù)乃?；再由相變溫度較低的多孔異質(zhì)復合材料回收一部分熱量，熱流的溫度繼續(xù)降到下一個平臺；然后再由相變溫度更低的多孔異質(zhì)復合相變材料接著回收熱量……如此層層遞進，實現(xiàn)對余熱的梯級回收。這樣的設(shè)計思路與僅僅采用單一相變材料的方法相比，優(yōu)勢在于能回收得到不同溫域的廢熱余熱，且回收效率更高，最后排出的熱流更為平穩(wěn)。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案解決:采用膨脹石墨、介孔分子篩SBA-15或硅藻土等多孔材料為基體，浸潰到無機熔融鹽的水溶液中，經(jīng)過干燥及高溫處理后制成。其中作為基體的膨脹石墨是由可膨脹石墨經(jīng)過高溫加熱后獲得，介孔分子篩SBA-15按文獻所述方法制備(參考 Dongyuan Zhao, et al.J.Am.Chem.Soc.1998, 120, 6024-6036),娃藻土在使用前需經(jīng)過干燥處理。所選用的高溫相變儲熱材料為無機熔融鹽硝酸鋰、硝酸鈉、鉻酸鋰、氯化鋰、氯化鉀以及氯化鈉等無機鹽中的一種或幾種。無機熔融鹽首先制備成相應的水溶液，然后利用浸潰法負載到基體中，再除去多余溶液及干燥后移入馬弗爐中進行高溫處理，最后緩慢冷卻后獲得多孔異質(zhì)復合相變材料。所制備的多孔異質(zhì)復合相變材料潛熱值均在100 J.g—1以上，具有較高的潛熱值，且相鄰溫度梯度相變材料潛熱值差別較小；同時基于不同應用溫域，梯級開展相變芯材及基材的選擇，本發(fā)明所制備出的一系列多孔異質(zhì)復合相變材料將適用于非穩(wěn)定特性、不同且大跨度的工作溫域流程，對工業(yè)的間歇性余熱的有效回收有著重要意義。
本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:
一種梯級多孔異質(zhì)復合相變材料的制備方法，其特征在于，所述方法步驟如下:
(1)基體的制備:
以膨脹石墨為基體的制備步驟:將高純度可膨脹石墨置于85(T950 °C的馬弗爐中加熱30、0秒，制備得到膨脹石墨；直徑在30(Γ500 μ m，具有豐富的片層微孔結(jié)構(gòu)；所采用的高純度可膨脹石墨粒度為100目以上，膨脹倍率10(T200 ml/g，含碳量大于等于99.8% ；
(2)相變芯材的選擇與預處理:
在25 40 °C下制備飽和或接近飽和濃度的無機熔融鹽的高濃度水溶液。所采用的無機熔融鹽為硝酸鋰、硝酸鈉等中的一種或幾種。不同的無機熔融鹽都有其相應的相變溫度，而且這一系列所選取的無機熔融鹽其使用溫度具有一定的溫度梯度，能適用于不同的使用溫域。以大約3(Γ50 V為一個溫度梯度為例，若以相變溫度為307 1:的硝酸鈉為芯材，則可采用相變溫度為254 °C的硝酸鋰為下一層的芯材，再選用相變溫度為220 1:的硝酸鈉與硝酸鉀的共熔體(質(zhì)量比NaNO3: KNO3=1:1)作為下一層的芯材，這樣的三種相變材料由于溫度上呈現(xiàn)梯級遞變，一方面該類材料可以單獨使用；另一方面，若通過實驗驗證其潛熱值在同一水平，也可以串聯(lián)起來使用，用以回收不同溫域的廢熱余熱，并且串聯(lián)后對于廢熱余熱回收有更好的效果。普遍來說，硝酸鹽適用于20(T400 °C的使用溫域，氯化鹽更適用于600^900 °C的使用溫域。無機熔融鹽與去離子水混合后在磁力攪拌器中以20(T400 rpm的速率攪拌至完全溶解，在恒溫下保持攪拌1飛小時，獲得均一溶液。(3)多孔基材對相變芯材的負載:
將基體膨脹石墨常壓下浸泡到步驟(2)所制備的無機熔融鹽水溶液中，浸泡時間為2^12小時，同時保持溫度在25 40 V ;或者將基體膨脹石墨置于步驟(2)所制備的無機熔融鹽水溶液中，以20(T400 rpm的速率在25 40 °C下磁力攪拌廣4小時；過濾去除多余的溶液，將其移至鼓風干燥機中，溫度設(shè)置為10(T120 °C，蒸發(fā)掉多余水分，蒸發(fā)時間為1(Γ24小時；
(4)后續(xù)熱處理:根據(jù)相應無機熔融鹽的熔點，將步驟(3)中獲得的產(chǎn)物置于馬弗爐中，以高于相應熔融鹽的熔點10飛0 1:左右的溫度恒溫處理約2 4小時，緩慢冷卻后得到多孔高溫復合相變儲能材料。一種梯級多孔異質(zhì)復合相變材料的制備方法，其特征在于，所述方法步驟如下:
(1)基體的制備:
以介孔分子篩SBA-15為基體，采用軟模板法制備，具體制備步驟如下:取4.0 g模板劑P123溶于100 ml去離子水中，加入20 ml 36.0 38.0%鹽酸，在35 °C下均勻混合后，力口入8.5 g的正硅酸乙酯作為硅源，磁力攪拌24小時；將反應混合物轉(zhuǎn)移到反應釜中，在110°C下反應24小時；取出反應混合物，過濾獲得固體，置于馬弗爐中于550 °C下煅燒5小時，以除去模板劑P123 ；
(2)相變芯材的選擇與預處理:
在25 40 1:下制備飽和或接近飽和濃度的無機熔融鹽的高濃度水溶液，無機熔融鹽與去離子水混合后在磁力攪拌器中以20(T400 rpm的速率攪拌至完全溶解，在恒溫下保持攪拌I飛小時，獲得均一溶液； 所采用的無機熔融鹽為硝酸鋰、硝酸鈉、鉻酸鋰、氯化鋰等中的一種或幾種；(3)多孔基材對相變芯材的負載:
將基體介孔分子篩SBA-15浸泡到步驟(2)所制備的無機熔融鹽水溶液中，以20(Γ400rpm的速率在25 40°C下磁力攪拌2飛小時；過濾去除多余的溶液；SBA_15的介孔孔道中吸附了大量的無機熔融鹽水溶液；移入鼓風干燥機中，溫度設(shè)置為11(T130 °C，蒸發(fā)掉多余水分，蒸發(fā)時間為10 24小時；
(4)后續(xù)熱處理:根據(jù)相應無機熔融鹽的熔點，將步驟(3)中獲得的產(chǎn)物置于馬弗爐中，以高于相應熔融鹽的熔點10飛0 1:左右的溫度恒溫處理約2 4小時，緩慢冷卻后得到多孔高溫復合相變儲能材料。一種梯級多孔異質(zhì)復合相變材料的制備方法，其特征在于，所述方法步驟如下:
(1)基體的制備:
以硅藻土為基體，硅藻土為白色粉末，主要成分為SiO2，使用前預先置于烘箱中在60^80 °C下恒溫干燥廣2天；
(2)相變芯材的選擇與預處理:
在25 40 1:下制備飽和或接近飽和濃度的無機熔融鹽的高濃度水溶液，無機熔融鹽與去離子水混合后在磁力攪拌器中以20(T400 rpm的速率攪拌至完全溶解，在恒溫下保持攪拌I飛小時，獲得均一溶液；
所采用的無機熔融鹽為硝酸鋰、硝酸鈉、鉻酸鋰、氯化鋰、氯化鉀以及氯化鈉等中的一種或幾種；
(3)多孔基材對相變芯材的負載: 將步驟(2)所制備的無機熔融鹽水溶液緩慢滴加到硅藻土中，直至吸收到飽和；移入鼓風干燥機中，溫度設(shè)置為8(T120 °C，蒸發(fā)掉多余水分，蒸發(fā)時間為1(Γ24小時；
(4)后續(xù)熱處理:根據(jù)相應無機熔融鹽的熔點，將步驟(3)中獲得的產(chǎn)物置于馬弗爐中，以高于相應熔融鹽的熔點10飛0 1:左右的溫度恒溫處理約2 4小時，緩慢冷卻后得到多孔高溫復合相變儲能材料。本發(fā)明的有益效果在于:
1、本發(fā)明以一種簡便的方法獲得一系列適用于較寬溫域的多孔異質(zhì)復合相變材料。根據(jù)不同的溫度需要，選用具有耐高溫、較高穩(wěn)定性以及較大比表面積的多孔材料作為相變基材，如具有豐富片層微孔結(jié)構(gòu)的膨脹石墨，或者具有精確單一的微小孔洞的介孔分子篩SBA-15，或者具有特殊微孔結(jié)構(gòu)的硅藻土等。其中膨脹石墨來源豐富，無毒無害，能大大提升原相變材料的熱導率，提高了傳熱效率，從而提升了熱能使用效率。膨脹石墨、介孔分子篩SBA-15、硅藻土都是具有多孔結(jié)構(gòu)的基體，能有效地解決相變材料從固態(tài)轉(zhuǎn)換成液態(tài)時出現(xiàn)的泄漏問題，節(jié)省后期的封裝費用，減緩無機熔融鹽對容器的腐蝕。并且該類材料能夠耐較高的溫度，適用范圍更廣，實用價值更高。本發(fā)明涉及梯級多孔異質(zhì)復合相變材料的制備方法，獲得的一系列梯級多孔異質(zhì)復合相變材料既能保留有與原相變材料基本一致的相變溫度以及較高的相變潛熱，且熱導率能大幅提升，在太陽能等清潔能源、工業(yè)廢熱余熱回收等方面具有潛在的工業(yè)應用價值。2、本發(fā)明采用溶液浸潰法將熔融鹽相變芯材與膨脹石墨、SBA-15或硅藻土復合，制備出適用于不同溫度的梯級多孔復合相變材料。該多孔高溫復合相變材料既能有效固載相變芯材，防止泄露，節(jié)省后期的封裝投入，又可以增加材料的熱導率，提高相變傳熱效率。尤為值得一提的是，本發(fā)明采用了多種多孔基材可以實現(xiàn)與具有溫度梯度的相變芯材的有效匹配；所制備的梯級多孔異質(zhì)復合相變材料的潛熱值均在100 J.g-1以上，且相鄰溫度梯度相變材料潛熱值差別較小，更能適應實際應用?；厥展I(yè)廢熱余熱時，采用具有梯級使用溫度的多孔異質(zhì)相變材料，不僅能回收得到不同溫域的廢熱余熱，而且比使用單一使用溫度的相變材料更能提高熱流回收的效率，回收利用后最終排出的熱流更為平穩(wěn)。因此，本發(fā)明提出的梯級多孔異質(zhì)復合相變材料豐富了多孔復合相變材料在高溫領(lǐng)域的應用。
具體實施例方式實施例1
將高純度可膨脹石墨置于850 V 950 1:的馬弗爐中迅速加熱約60秒，制備出膨脹石墨。將10 g去離子水與8 g LiNO3混合,在30 °C下于磁力攪拌機中以300 rpm的速率攪拌2小時，獲得均一溶液，溶·質(zhì)含量44.44%。加入膨脹石墨并且以300 rpm的速率磁力攪拌2小時，過濾除去多余溶液后將其移至鼓風干燥機中，溫度設(shè)置為110 °C，蒸發(fā)掉多余水分，蒸發(fā)時間為20小時。所得產(chǎn)物置于馬弗爐中，在304 °C下煅燒2小時，緩慢冷卻。利用差示掃描量熱法測量上述獲得的多孔異質(zhì)復合相變材料熔點為251.9 °C，潛熱值為150.0J.g'其熱導率46.2 ff/m.K。所采用的高純度可膨脹石墨粒度為100目以上，膨脹倍率100 200 ml/g，含碳量大于等于99.8%。實施例2
將高純度可膨脹石墨置于850 0C ^950 °C的馬弗爐中加熱約90秒，制備出膨脹石墨。將25 g去離子水與15 g NaNO3混合,在25 °C下于磁力攪拌機中以250 rpm的速率攪拌2小時，獲得均一溶液，溶質(zhì)含量37.5%。在室溫下加入膨脹石墨并且充分浸泡5小時，過濾除去多余溶液后將其移至鼓風干燥機中，溫度設(shè)置為120 °C，蒸發(fā)掉多余水分，蒸發(fā)時間為12小時。然后將產(chǎn)物移入馬弗爐中，在360 °C下煅燒2小時，緩慢冷卻。利用差示掃描量熱法測量上述獲得的多孔異質(zhì)復合相變材料熔點為303.2 °C，潛熱值為117.2 J^g'其熱導率20.5 W/m*K。所采用的高純度可膨脹石墨粒度為100目以上，膨脹倍率100 200 ml/g，含碳量大于等于99.8%。實施例3
取4.0 g P123溶于100 ml去離子水中，加入20 ml的37%鹽酸，在35°C下均勻混合后，加入8.5 g的正硅酸乙酯作為硅源，磁力攪拌24小時。將反應混合物轉(zhuǎn)移到反應釜中，在110 °C下反應24小時。取·出反應混合物，過濾獲得固體，置于馬弗爐中于550 °C下煅燒5小時，以除去模板劑P123，制備出介孔分子篩SBA-15。將10.0 g去離子水與15.93 gLi2CrO4CH2O混合，在30 °C下于磁力攪拌機中以350 rpm的速率攪拌4小時，獲得均一溶液，溶質(zhì)含量61.40%。往·上述溶液中加入SBA-15并且以300 rpm的速率磁力攪拌3小時，過濾除去多余溶液后將其移至鼓風干燥機中，溫度設(shè)置為130 °C，蒸發(fā)掉多余水分，蒸發(fā)時間為10小時。然后將產(chǎn)物移入馬弗爐中，在530 °C下煅燒2.5小時，緩慢冷卻。利用差示掃描量熱法測量上述獲得的多孔異質(zhì)復合相變材料熔點為505.1 °C，潛熱值為164.6 J*g_l。其熱導率1.4 W/m.K。實施例4取4.0 g P123溶于100 ml去離子水中，加入20 ml的37%鹽酸，在35 °〇下均勻混合后，加入8.5 g的正硅酸乙酯作為硅源，磁力攪拌24小時。將反應混合物轉(zhuǎn)移到反應釜中，在110 °C下反應24小時。取出反應混合物，過濾獲得固體，置于馬弗爐中于550°C下煅燒5小時，以除去模板劑P123，制備出介孔分子篩SBA-15。將7.0 g去離子水與10.90 gLiCl.H2O混合，在35 °C下于磁力攪拌機中以300 rpm的速率攪拌3小時，獲得均一溶液，溶質(zhì)含量60.90%。往上述溶液中加入SBA-15并且以300 rpm的速率磁力攪拌2.5小時，過濾除去多余溶液后將其移至鼓風干燥機中，溫度設(shè)置為110 °C，蒸發(fā)掉多余水分，蒸發(fā)時間為24小時。然后將產(chǎn)物移入馬弗爐中，在620 °C下煅燒2.5小時，緩慢冷卻。利用差示掃描量熱法測量上述獲得的多孔異質(zhì)復合相變材料熔點為607.6 °C，潛熱值為111.2 J*g'實施例5
硅藻土使用前預先在6(T80 °C烘箱中恒溫干燥廣2天。將12.5 g去離子水與4 g KCl混合，在35 °C下于磁力攪拌機中以300 rpm的速率攪拌3小時,獲得均一溶液,溶質(zhì)含量24.24%。將上述溶液逐步滴加到硅藻土中，直至吸收到飽和，除去多余溶液后將其移至鼓風干燥機中，溫度設(shè)置為100 °C，蒸發(fā)掉多余水分，蒸發(fā)時間為20小時。然后將產(chǎn)物移入馬弗爐中，在820 °C下煅燒3小時，自然冷卻。利用差示掃描量熱法測量上述獲得的多孔異質(zhì)復合相變材料熔點為764.2 °C，潛熱值為89.0 J.g-1。實施例6
硅藻土使用前預先在6(Γ80 1:烘箱中恒溫干燥廣2天。以NaCl飽和溶液(溶質(zhì)含量26.47%)逐步滴加到硅藻土中，直至吸收到飽和，除去多余溶液后將其移至鼓風干燥機中，溫度設(shè)置為110 °C，蒸發(fā)掉多余水分，蒸發(fā)時間為12小時。然后將產(chǎn)物移入馬弗爐中，在850 °C下煅燒3小時，自然冷卻。利用差示掃描量熱法測量上述獲得的多孔異質(zhì)復合相變材料熔點為798.3 °C，潛熱值為143.8 J*g_l。本發(fā)明的實 施例1飛所制備的多孔異質(zhì)復合相變材料均屬于高溫相變材料，單獨使用能適用于太陽能高溫儲存利用和工業(yè)廢熱余熱利用等高溫領(lǐng)域。同時，由于這一系列的高溫相變材料具有梯級的使用溫度，能串聯(lián)起來用于溫域大且不穩(wěn)定的間歇性工業(yè)余熱的回收。具有溫度梯級的設(shè)計使得回收不同溫度段的廢熱余熱成為可能，同時與單一的相變材料相比具有更好的回收效果。本發(fā)明提出的梯級多孔異質(zhì)復合材料不僅適于高溫領(lǐng)域，對于常低溫領(lǐng)域也有一定的參考意義。在常低溫領(lǐng)域，通過對具有不同使用溫度的相變材料(如有機類相變材料、無機水合鹽)串聯(lián)起來，同樣能實現(xiàn)梯級儲存熱能的效果。
權(quán)利要求
1.一種梯級多孔異質(zhì)復合相變材料的制備方法，其特征在于，所述方法步驟如下: (1)基體的制備: 以膨脹石墨為基體的制備步驟:將高純度可膨脹石墨置于85(T950 °C的馬弗爐中加熱30、0秒，制備得到膨脹石墨；直徑在30(Γ500 μ m，具有豐富的片層微孔結(jié)構(gòu)；所采用的高純度可膨脹石墨粒度為100目以上，膨脹倍率10(T200 ml/g，含碳量大于等于99.8% ； (2)相變芯材的選擇與預處理: 在25 40°C下制備飽和或接近飽和濃度的無機熔融鹽的高濃度水溶液，無機熔融鹽與去離子水混合后在磁力攪拌器中以20(T400 rpm的速率攪拌至完全溶解，在恒溫條件下保持攪拌1飛小時，獲得均一溶液； 所采用的無機熔融鹽為硝酸鋰、硝酸鈉等中的一種或幾種； (3)多孔基材對相變芯材的負載: 將基體膨脹石墨常壓下浸泡到步驟(2)所制備的無機熔融鹽水溶液中，浸泡時間為2^12小時，同時保持溫度在25 40 V ;或者將基體膨脹石墨置于步驟(2)所制備的無機熔融鹽水溶液中，以20(T400 rpm的速率在25 40°C下磁力攪拌1 4小時；過濾去除多余的溶液，將其移至鼓風干燥機中，溫度設(shè)置為10(T120 °C，蒸發(fā)掉多余水分，蒸發(fā)時間為1(Γ24小時； (4)后續(xù)熱處理:根據(jù)相應無機熔融鹽的熔點，將步驟(3)中獲得的產(chǎn)物置于馬弗爐中，以高于相應熔融鹽的熔點10飛0 1:左右的溫度恒溫處理約2 4小時，緩慢冷卻后得到多孔高溫復合相變儲能材料。
2.—種梯級多孔異質(zhì)復合相變材料的制備方法，其特征在于，所述方法步驟如下: (1)基體的制備: 以介孔分子篩SBA-15為基體，采用軟模板法制備，具體制備步驟如下:取4.0 g模板劑P123溶于100 ml去離子水中，加入20 ml 36.0 38.0%鹽酸，在35°C下均勻混合后，力口入8.5 g的正硅酸乙酯作為硅源，磁力攪拌24小時；將反應混合物轉(zhuǎn)移到反應釜中，在110°C下反應24小時；取出反應混合物，過濾獲得固體，置于馬弗爐中于550 °C下煅燒5小時，以除去模板劑P123 ； (2)相變芯材的選擇與預處理: 在25 40 1:下制備飽和或接近飽和濃度的無機熔融鹽的高濃度水溶液，無機熔融鹽與去離子水混合后在磁力攪拌器中以20(T400 rpm的速率攪拌至完全溶解，在恒溫下保持攪拌I飛小時，獲得均一溶液； 所采用的無機熔融鹽為硝酸鋰、硝酸鈉、鉻酸鋰、氯化鋰等中的一種或幾種； (3)多孔基材對相變芯材的負載: 將基體介孔分子篩SBA-15浸泡到步驟(2)所制備的無機熔融鹽水溶液中，以20(Γ400rpm的速率在25 40 °C下磁力攪拌2飛小時；過濾去除多余的溶液；SBA_15的介孔孔道中吸附了大量的無機熔融鹽水溶液；移入鼓風干燥機中，溫度設(shè)置為11(T130 °C，蒸發(fā)掉多余水分，蒸發(fā)時間為10 24小時； (4)后續(xù)熱處理:根據(jù)相應無機熔融鹽的熔點，將步驟(3)中獲得的產(chǎn)物置于馬弗爐中，以高于相應熔融鹽的熔點10飛0 1:左右的溫度恒溫處理約2 4小時，緩慢冷卻后得到多孔高溫復合相變儲能材料。
3.—種梯級多孔異質(zhì)復合相變材料的制備方法，其特征在于，所述方法步驟如下: (1)基體的制備: 以硅藻土為基體，硅藻土為白色粉末，主要成分為SiO2，使用前預先置于烘箱中在60^80 °C下恒溫干燥廣2天； (2)相變芯材的選擇與預處理: 在25 40 0C下制備飽和或接近飽和濃度的無機熔融鹽的高濃度水溶液，無機熔融鹽與去離子水混合后在磁力攪拌器中以20(T400 rpm的速率攪拌至完全溶解，在恒溫下保持攪拌1飛小時，獲得均一溶液； 所采用的無機熔融鹽為硝酸鋰、硝酸鈉、鉻酸鋰、氯化鋰、氯化鉀以及氯化鈉等中的一種或幾種； (3)多孔基材對相變芯材的負載: 將步驟(2)所制備的無機熔融鹽水溶液緩慢滴加到硅藻土中，直至吸收到飽和；移入鼓風干燥機中，溫度設(shè)置為8(T120 °C，蒸發(fā)掉多余水分，蒸發(fā)時間為1(Γ24小時； (4)后續(xù)熱處理:根據(jù)相應無機熔融鹽的熔點，將步驟(3)中獲得的產(chǎn)物置于馬弗爐中，以高于相應熔融鹽的熔點10飛0 1:左右的溫度恒溫處理約2 4小時，緩慢冷卻后得到多孔高溫復合相變儲能材料 。
全文摘要
本發(fā)明提出制備一系列溫度呈梯級變化的多孔異質(zhì)復合相變材料的思路。擬采用具有耐高溫、較高穩(wěn)定性以及較大比表面積的多孔材料(膨脹石墨、介孔分子篩、硅藻土等)作為相變基材，通過選用不同的無機熔融鹽相變材料作為芯材，利用浸漬法制備出一系列多孔異質(zhì)復合相變材料，其相變溫度具有梯級特征，潛熱值均在100J·g-1以上且相差不大。該多孔高溫復合相變材料既能有效固載相變芯材，防止泄露，節(jié)省后期的封裝投入，又可以增加材料的熱導率，提高相變傳熱效率。本發(fā)明所制備出的一系列多孔異質(zhì)復合相變材料將適用于非穩(wěn)定特性、不同且大跨度的工作溫域流程，對工業(yè)的間歇性余熱的有效回收有著重要意義。
文檔編號C09K5/06GK103194182SQ20131013352
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月17日
發(fā)明者王戈, 鐘麗敏, 張曉偉, 楊穆, 欒奕 申請人:北京科技大學