本發(fā)明涉及一種甘油酯/泡沫鋁相變儲(chǔ)熱材料的制備方法，屬于儲(chǔ)熱技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

能量?jī)?chǔ)存的研究是能源安全與可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性課題，其中熱能的儲(chǔ)存和利用與國(guó)計(jì)民生息息相關(guān)。儲(chǔ)熱技術(shù)，特別是相變儲(chǔ)熱技術(shù)是合理有效利用現(xiàn)有能源、優(yōu)化使用可再生能源和提高能源利用效率的重要技術(shù)，是近 20 年來(lái)世界節(jié)能領(lǐng)域一個(gè)非常活躍的研究方向。隨著太陽(yáng)能、工程熱物理、航天技術(shù)及工業(yè)余熱回 收利用等領(lǐng)域的相互滲透和迅猛發(fā)展，為相變儲(chǔ)熱的進(jìn)一步研究和發(fā)展提供了豐厚的條件。

儲(chǔ)熱技術(shù)利用技術(shù)手段，對(duì)熱能進(jìn)行收集、存儲(chǔ)與釋放，是解決和緩解熱能在時(shí)間、空間、強(qiáng)度及地點(diǎn)上轉(zhuǎn)換和供需不匹配，提高能源利用率和保護(hù)環(huán)境的有效方式，近年來(lái)已受到國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛重視。以石蠟、硬脂酸為代表的有機(jī)固－液相變材料具有相變潛熱量大、相變溫度范圍廣、無(wú)過(guò)冷及析出、化學(xué)性能穩(wěn) 定、無(wú)毒、無(wú)腐蝕和價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。其中甘油酯作為一種潛熱儲(chǔ)能材料，具有化學(xué)穩(wěn)定性良好、相變潛熱大、無(wú)過(guò)冷現(xiàn)象和相分離現(xiàn)象、無(wú)腐蝕、固－液相變過(guò)程體積變化小、來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)生活中具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，大多數(shù)有機(jī)相變材料導(dǎo)熱性能較差，且在使用過(guò)程中，熱阻會(huì)逐漸增大，進(jìn)一步降低其傳熱系數(shù)，降低系統(tǒng)的換熱效率。因此，解決有機(jī)固－液相變材料低導(dǎo)熱性能是促進(jìn)其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)大多數(shù)有機(jī)相變材料導(dǎo)熱性能較差，且在使用過(guò)程中，熱阻會(huì)逐漸增大，進(jìn)一步降低其傳熱系數(shù)，降低系統(tǒng)的換熱效率的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種甘油酯/泡沫鋁相變儲(chǔ)熱材料的制備方法，本發(fā)明用蛋殼作為開(kāi)孔劑，與鋁鑄液混合，制備泡沫鋁，并在泡沫鋁空隙間粘附聚多巴胺，再用摻雜有納米石墨的單硬脂酸甘油酯熔融浸泡，冷卻得甘油酯/泡沫鋁相變儲(chǔ)熱材料。本發(fā)明將納米石墨片吸附于泡沫金屬的孔洞中，能在復(fù)合材料體系中形成納米級(jí)的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，這種納米結(jié)構(gòu)具有更大的比表面積和更大的性能，能夠?qū)⑾嘧儾牧蟽?chǔ)存的能量更快地傳遞到泡沫金屬骨架，強(qiáng)化傳熱效果顯著。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

（1）稱(chēng)取10~12g雞蛋殼，加入粉碎機(jī)粉碎，過(guò)200目篩，將過(guò)篩后的雞蛋殼粉末平鋪在鑄造模具中，用鋁液注入模具，保溫1~2h，冷卻至室溫，取出鑄塊，用去離子水洗滌至洗滌液不混濁，得泡沫鋁，將泡沫鋁浸泡在質(zhì)量濃度為1%雙氧水中，加入1~2g鹽酸多巴胺，加熱至60~70℃，得改性泡沫鋁；

（2）稱(chēng)取2~3g可膨脹石墨，置入900~950℃電阻爐中，保溫1~2min，取出，加入質(zhì)量濃度為70%乙醇溶液中，以0.1r/min攪拌至膨脹石墨均勻分散在乙醇溶液中，轉(zhuǎn)入超聲儀中超聲處理5~8h后，真空抽濾，洗滌濾渣2~3次，置入60~70℃真空干燥箱中干燥1~2h，得納米石墨片；

（3）分別稱(chēng)取0.3~0.5g上述納米石墨片，29.5~29.7g單硬脂酸甘油酯放入燒杯中，在80~90℃恒溫水浴下，以200~300r/min攪拌加熱1~2h，冷卻至室溫，待單硬脂酸甘油酯凝固后，得石墨摻雜單硬脂酸甘油酯；

（4）稱(chēng)取上述25~30g石墨摻雜單硬脂酸甘油酯，置入100~105℃真空干燥箱中，加熱1.5~2.5h后，將上述步驟（1）制備的改性泡沫鋁浸沒(méi)在融化的單硬脂酸甘油酯中30~40min，冷卻至室溫，待單硬脂酸甘油酯凝固后，取出，得甘油酯/泡沫鋁相變儲(chǔ)熱材料。

本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將本發(fā)明制備的甘油酯/泡沫鋁相變儲(chǔ)熱材料制成太陽(yáng)能儲(chǔ)熱板，提高相變潛熱至85~88J/g，導(dǎo)熱性能提高30~40%。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：

（1）本發(fā)明制備的甘油酯/泡沫鋁相變儲(chǔ)熱材料相變潛熱高，導(dǎo)熱性能好；

（2）本發(fā)明制備過(guò)程簡(jiǎn)單，環(huán)保，成本低廉。

具體實(shí)施方式

稱(chēng)取10~12g雞蛋殼，加入粉碎機(jī)粉碎，過(guò)200目篩，將過(guò)篩后的雞蛋殼粉末平鋪在鑄造模具中，用鋁液注入模具，保溫1~2h，冷卻至室溫，取出鑄塊，用去離子水洗滌至洗滌液不混濁，得泡沫鋁，將泡沫鋁浸泡在質(zhì)量濃度為1%雙氧水中，加入1~2g鹽酸多巴胺，加熱至60~70℃，得改性泡沫鋁；稱(chēng)取2~3g可膨脹石墨，置入900~950℃電阻爐中，保溫1~2min，取出，加入質(zhì)量濃度為70%乙醇溶液中，以0.1r/min攪拌至膨脹石墨均勻分散在乙醇溶液中，轉(zhuǎn)入超聲儀中超聲處理5~8h后，真空抽濾，洗滌濾渣2~3次，置入60~70℃真空干燥箱中干燥1~2h，得納米石墨片；分別稱(chēng)取0.3~0.5g上述納米石墨片，29.5~29.7g單硬脂酸甘油酯放入燒杯中，在80~90℃恒溫水浴下，以200~300r/min攪拌加熱1~2h，冷卻至室溫，待單硬脂酸甘油酯凝固后，得石墨摻雜單硬脂酸甘油酯；稱(chēng)取上述25~30g石墨摻雜單硬脂酸甘油酯，置入100~105℃真空干燥箱中，加熱1.5~2.5h后，將上述制備的改性泡沫鋁浸沒(méi)在融化的單硬脂酸甘油酯中30~40min，冷卻至室溫，待單硬脂酸甘油酯凝固后，取出，得甘油酯/泡沫鋁相變儲(chǔ)熱材料。

實(shí)例1

稱(chēng)取10g雞蛋殼，加入粉碎機(jī)粉碎，過(guò)200目篩，將過(guò)篩后的雞蛋殼粉末平鋪在鑄造模具中，用鋁液注入模具，保溫1h，冷卻至室溫，取出鑄塊，用去離子水洗滌至洗滌液不混濁，得泡沫鋁，將泡沫鋁浸泡在質(zhì)量濃度為1%雙氧水中，加入1g鹽酸多巴胺，加熱至60℃，得改性泡沫鋁；稱(chēng)取2g可膨脹石墨，置入900℃電阻爐中，保溫1min，取出，加入質(zhì)量濃度為70%乙醇溶液中，以0.1r/min攪拌至膨脹石墨均勻分散在乙醇溶液中，轉(zhuǎn)入超聲儀中超聲處理5h后，真空抽濾，洗滌濾渣2次，置入60℃真空干燥箱中干燥1h，得納米石墨片；分別稱(chēng)取0.3g上述納米石墨片，29.5g單硬脂酸甘油酯放入燒杯中，在80℃恒溫水浴下，以200r/min攪拌加熱1~2h，冷卻至室溫，待單硬脂酸甘油酯凝固后，得石墨摻雜單硬脂酸甘油酯；稱(chēng)取上述25g石墨摻雜單硬脂酸甘油酯，置入100℃真空干燥箱中，加熱1.5h后，將上述制備的改性泡沫鋁浸沒(méi)在融化的單硬脂酸甘油酯中30min，冷卻至室溫，待單硬脂酸甘油酯凝固后，取出，得甘油酯/泡沫鋁相變儲(chǔ)熱材料。

本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將本發(fā)明制備的甘油酯/泡沫鋁相變儲(chǔ)熱材料制成太陽(yáng)能儲(chǔ)熱板，提高相變潛熱至85J/g，導(dǎo)熱性能提高30%。

實(shí)例2

稱(chēng)取11g雞蛋殼，加入粉碎機(jī)粉碎，過(guò)200目篩，將過(guò)篩后的雞蛋殼粉末平鋪在鑄造模具中，用鋁液注入模具，保溫1.5h，冷卻至室溫，取出鑄塊，用去離子水洗滌至洗滌液不混濁，得泡沫鋁，將泡沫鋁浸泡在質(zhì)量濃度為1%雙氧水中，加入1.5g鹽酸多巴胺，加熱至65℃，得改性泡沫鋁；稱(chēng)取2.5g可膨脹石墨，置入920℃電阻爐中，保溫1.5min，取出，加入質(zhì)量濃度為70%乙醇溶液中，以0.1r/min攪拌至膨脹石墨均勻分散在乙醇溶液中，轉(zhuǎn)入超聲儀中超聲處理7h后，真空抽濾，洗滌濾渣2次，置入65℃真空干燥箱中干燥1.5h，得納米石墨片；分別稱(chēng)取0.4g上述納米石墨片，29.6g單硬脂酸甘油酯放入燒杯中，在85℃恒溫水浴下，以250r/min攪拌加熱1.5h，冷卻至室溫，待單硬脂酸甘油酯凝固后，得石墨摻雜單硬脂酸甘油酯；稱(chēng)取上述28g石墨摻雜單硬脂酸甘油酯，置入102℃真空干燥箱中，加熱2.0h后，將上述制備的改性泡沫鋁浸沒(méi)在融化的單硬脂酸甘油酯中35min，冷卻至室溫，待單硬脂酸甘油酯凝固后，取出，得甘油酯/泡沫鋁相變儲(chǔ)熱材料。

本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將本發(fā)明制備的甘油酯/泡沫鋁相變儲(chǔ)熱材料制成太陽(yáng)能儲(chǔ)熱板，提高相變潛熱至86J/g，導(dǎo)熱性能提高35%。

實(shí)例3

稱(chēng)取12g雞蛋殼，加入粉碎機(jī)粉碎，過(guò)200目篩，將過(guò)篩后的雞蛋殼粉末平鋪在鑄造模具中，用鋁液注入模具，保溫2h，冷卻至室溫，取出鑄塊，用去離子水洗滌至洗滌液不混濁，得泡沫鋁，將泡沫鋁浸泡在質(zhì)量濃度為1%雙氧水中，加入2g鹽酸多巴胺，加熱至70℃，得改性泡沫鋁；稱(chēng)取3g可膨脹石墨，置入950℃電阻爐中，保溫2min，取出，加入質(zhì)量濃度為70%乙醇溶液中，以0.1r/min攪拌至膨脹石墨均勻分散在乙醇溶液中，轉(zhuǎn)入超聲儀中超聲處理8h后，真空抽濾，洗滌濾渣3次，置入70℃真空干燥箱中干燥2h，得納米石墨片；分別稱(chēng)取0.5g上述納米石墨片，29.7g單硬脂酸甘油酯放入燒杯中，在90℃恒溫水浴下，以300r/min攪拌加熱2h，冷卻至室溫，待單硬脂酸甘油酯凝固后，得石墨摻雜單硬脂酸甘油酯；稱(chēng)取上述30g石墨摻雜單硬脂酸甘油酯，置入105℃真空干燥箱中，加熱2.5h后，將上述制備的改性泡沫鋁浸沒(méi)在融化的單硬脂酸甘油酯中40min，冷卻至室溫，待單硬脂酸甘油酯凝固后，取出，得甘油酯/泡沫鋁相變儲(chǔ)熱材料。

本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將本發(fā)明制備的甘油酯/泡沫鋁相變儲(chǔ)熱材料制成太陽(yáng)能儲(chǔ)熱板，提高相變潛熱至88J/g，導(dǎo)熱性能提高40%。