一種基于二水合草酸的高儲熱固固相變復合材料及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種基于二水合草酸的高儲熱固固相變復合材料，由以下質量百分含量原材料制備而成：二水合草酸70

【技術實現步驟摘要】
一種基于二水合草酸的高儲熱固固相變復合材料及其制備方法


[0001]本專利技術涉及相變儲能
，具體涉及一種基于二水合草酸的高儲熱固固相變復合材料及其制備方法。

技術介紹

[0002]相變儲熱材料是一種能夠吸熱和釋放潛熱的熱功能材料，當相變材料所處環境溫度低于相變溫度時向外釋放熱量，當相變材料所處環境溫度高于相變溫度時吸收環境熱量。目前現有的相變儲熱材料包括：水合鹽類如Na2SO4·
10H2O、MgCl2·
6H2O等，有機化合物類如石蠟、多元醇類等相變材料，但上述相變儲熱材料都存在儲熱密度低下、價格昂貴、循環穩定性差等問題。
[0003]目前，二水合草酸因其較高的儲熱密度而成為一種潛在的相變儲熱材料。但是，二水合草酸存在一些不足，首先，二水合草酸的相變溫度為98～102℃，由于接近水的沸點，在相變過程中，所含結晶水易氣化，從而影響材料的組成及產品熱物性。此外，二水合草酸含結晶水少，使用過程易發生分層現象(相分離)；且它的酸性較強，腐蝕性大。在專利CN202011046589.0中，通過添加其它水和鹽，有效的降低了熔化溫度，提高二水合草酸的應用范圍，但二水合草酸的焓值大幅下降，并且其循環穩定性的提升并不明顯。

技術實現思路

[0004]針對現有二水合草酸存在的不足，本專利技術提供一種基于二水合草酸的高儲熱固固相變復合材料及其制備方法。本專利技術的基于二水合草酸的高儲熱固固相變復合材料具有較高的潛熱值，在宏觀上呈現固固相變，有效的解決相變易分離的問題，并提升了循環穩定性。<br/>[0005]為達到以上目的，本專利技術通過以下技術方案實現：
[0006]一方面，本專利技術提供一種基于二水合草酸的高儲熱固固相變復合材料，由以下質量百分含量原材料制備而成：二水合草酸70
?
85％，相變溫度調節劑5
?
10％，成核劑1
?
3％，乳化劑1
?
3％，吸附骨架材料5
?
15％和去離子水2
?
5％。
[0007]優選地，相變溫度調節劑為氯化鈉、氯化鉀、氯化銨、溴化銨、溴化鉀和溴化鈉中的任一種或多種。
[0008]優選地，成核劑為六水合氯化鍶、六水合氯化鎂、六水合硫酸鎳、九水合偏硅酸鈉、十水合硼酸鈉、十二水合磷酸氫二鈉和硼酸中的任一種或多種。
[0009]優選地，乳化劑為OP
?
10。
[0010]優選地，吸附骨架材料為膨脹石墨、硅藻土、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、泡沫碳和碳納米管材料中的任一種或多種。
[0011]另一方面，本專利技術提供上述的基于二水合草酸的高儲熱固固相變復合材料的制備方法，按如下步驟進行：
[0012]S1、將二水合草酸、相變溫度調節劑、成核劑、乳化劑和去離子水加入反應釜中，攪拌物料的同時進行油浴加熱，溫度控制在95
±
2℃；
[0013]S2、待混合物料完全熔化后，加入吸附骨架材料并持續攪拌加熱40分鐘，物料呈現均勻膏體狀態即為基于二水合草酸的高儲熱固固相變復合材料。
[0014]與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
[0015]1)本專利技術結合二水合草酸的特性，通過添加相變溫度調節劑，有效的降低其熔點(70
?
85℃)，同時具有較低過冷度(1
?
3℃)，相變焓高達290J/g。
[0016]2)加入的吸附骨架材料和少量的乳化劑使得二水合草酸在發生相變時，宏觀上表現固態，有效的解決相變易分離的問題，并且提高了循環穩定性，經過500次循環，熔化溫度和結晶溫度基本保持不變，相變焓衰減不足3％。
[0017]3)本專利技術的基于二水合草酸的高儲熱固固相變復合材料制備工藝簡單、成本低，可應用于太陽能儲熱、工業農業用熱、工業余熱回收等領域。
附圖說明
[0018]圖1為實施例1制得的基于二水合草酸的高儲熱固固相變復合材料的升降溫曲線。
[0019]圖2為實施例1制得的基于二水合草酸的高儲熱固固相變復合材料第1次和第500次升降溫循環曲線圖。
[0020]圖3為實施例3制得的基于二水合草酸的高儲熱固固相變復合材料第1次和第500次升降溫循環曲線圖。
具體實施方式
[0021]為了使本領域的技術人員更好地理解本專利技術，下面將結合附圖及具體實施例對本專利技術技術方案進行清楚、完整的描述。
[0022]本專利技術實施例提供的基于二水合草酸的高儲熱固固相變復合材料，二水合草酸在相變復合材料中起到儲熱和放熱的功能。相變溫度調節劑選自氯化鈉、氯化鉀、氯化銨、溴化銨、溴化鉀、溴化鈉中的一種或多種組合，且不僅限于這些鹽。溶于水中的鹽改變了溶液的粘度和熵，改變不同離子與水的相互作用，從而降低了二水合草酸的熔化溫度和結晶溫度，且在一定程度上改善基于二水合草酸的高儲熱固固相變復合材料的循環穩定性。成核劑為六水合氯化鍶、六水合氯化鎂、六水合硫酸鎳、九水合偏硅酸鈉、十水合硼酸鈉、十二水合磷酸氫二鈉和硼酸中的一種或多種。相變復合材料中添加少量的乳化劑OP
?
10有利于二水合草酸被吸附骨架材料吸附并包裹，能夠減少吸附時間，提升效率。同時進一步提高了相變復合材料的循環穩定性。吸附骨架材料有膨脹石墨、硅藻土、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、泡沫碳、碳納米管等材料的一種或多種，且不僅限于這些吸附骨架材料。本專利技術中的吸附骨架材料用于吸附液態的二水合草酸，使得二水合草酸在發生相變時，宏觀呈現固態。與乳化劑結合使用，能夠有效改善二水合草酸的分層現象，提升循環穩定性。下面給出具體實施例：
[0023]實施例1
[0024]向反應釜中依次加入83g二水合草酸、5g氯化鈉、1g十水合硼酸鈉、2g乳化劑、3g去離子水。在攪拌混合物料的同時，打開油浴加熱，溫度控制在95℃。待混合物料完全熔化后，加入6g膨脹石墨并持續攪拌加熱40分鐘，物料呈現均勻膏體狀態即為基于二水合草酸的高
儲熱固固相變復合材料。圖1為本實施例中基于二水合草酸的高儲熱固固相變復合材料的升降溫曲線圖，從圖中可以看出該相變復合材料的熔化溫度為83℃，結晶溫度在81℃，相變焓為290J/g。圖2為本實施例中基于二水合草酸的高儲熱固固相變復合材料第1次和第500次升降溫循環曲線圖，經過500次循環，熔化溫度和結晶溫度基本保持不變，相變平臺基本保持一致。
[0025]實施例2
[0026]向反應釜中依次加入70g二水合草酸、9g溴化鉀、3g十二水合磷酸氫二鈉、2g乳化劑、3g去離子水。在攪拌混合物料的同時，打開油浴加熱，溫度控制在93℃，待混合物料完全熔化后，加入13g膨脹蛭石并持續攪拌加熱40分鐘，物料呈現均勻膏體狀態即為基于二水合草酸的高儲熱固固相變復合材料。此相變復合材料的相變溫度為73℃，結晶溫度為70℃，相變焓為254J/g。
[0027]實施例3
[0028]向反應釜中依次加入75g二水合草酸、5g氯化鉀、1g九水合偏硅酸鈉、2g乳化劑、5g去離本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于二水合草酸的高儲熱固固相變復合材料，其特征在于，由以下質量百分含量原材料制備而成：二水合草酸70
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85％，相變溫度調節劑5
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10％，成核劑1
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3％，乳化劑1
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3％，吸附骨架材料5
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15％和去離子水2
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5％。2.根據權利要求1所述的基于二水合草酸的高儲熱固固相變復合材料，其特征在于，所述相變溫度調節劑為氯化鈉、氯化鉀、氯化銨、溴化銨、溴化鉀和溴化鈉中的任一種或多種。3.根據權利要求1所述的基于二水合草酸的高儲熱固固相變復合材料，其特征在于，所述成核劑為六水合氯化鍶、六水合氯化鎂、六水合硫酸鎳、九水合偏硅酸鈉、十水合硼酸鈉、十二水合磷酸氫二鈉和硼酸中的任一種或多種...

【專利技術屬性】
技術研發人員：許天，張健，
申請(專利權)人：北京中凱新科科技有限公司，
類型：發明
國別省市：