[发明专利]一种电热储能材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种储能材料及其制备方法。

背景技术

能量保存是一个全世界关心的问题，其中电能保存是能量保存之中一个格外重要的方面。用电高峰期间过度的能量需要和低峰值区间较低的能量需要已经成为电能供给方面的一个重要问题，因为这不仅会降低发电设备的使用效能，而且会驱使电价的升高。使用电热存储技术进行供暖是解决这一复杂的供电-需求问题的一个有效途径。电热存储技术是将用电低峰的电能转换为热能并将这一低价格的热能进行存储，然后在用电高峰期间将热能释放进行取暖。由于电能转换为热能的效率接近百分之百，电热存储是非常高效的。电热存储降低了对用电高峰电能的需求，因此可缓解电力紧张的矛盾，也可以降低居民的用电费用。另外，电热储能还可以利用太阳能或风能等可再生能源。

最常用的电热储能系统包含电热单元和热储存介质两部分。传统的热存储介质是具有高热保持性能的陶瓷砖。已有报道，78公斤重的陶瓷砖被加热到760摄氏度，可以存储大致4000千焦的热能。由于陶瓷砖具有低的热容，而且不导电，应用陶瓷砖制备的电热存储系统主要有两个缺点：需要较高的加热温度以实现需要的热存储能力，需要额外的电加热单元进行电加热。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的电热存储材料需要较高的加热温度和需要额外加热单元的问题，而提供了一种电热储能材料及其制备方法。

本发明的一种电热储能材料是由蜡和碳纳米纤维组成，其中，碳纳米纤维掺量为蜡质量的0.1%~5%。

本发明的一种电热储能材料的制备方法，是按照以下步骤进行的：将蜡加热至70℃~90℃进行融化，待蜡完全融化后，加入碳纳米纤维，机械搅拌1~5min，然后在70℃~90℃进行超声分散15~60min，然后冷却至常温，即得电热储能材料；其中，碳纳米纤维掺量为蜡质量的0.1%~5%。

本发明包含以下有益效果：

本发明的电热存储材料是采用碳纳米纤维复合蜡制备的。由于碳纳米纤维具有良好的导电性能，并且具有较高的长径比，较小的掺量下其与蜡复合即具有良好的电导特性。不需要较高的加热温度就能具有很好的储热性能，而且本发明仅由碳纳米纤维和蜡组成，不需要额外加热单元。

本发明的碳纳米管纤维在蜡内部形成连通的导电网络，从而使碳纳米纤维与蜡复合所制得的材料具有良好的导电特性，该复合材料整体可看作一个电阻，在通过电流的时候即可进行自加热。而陶瓷砖电热储能材料，需要在陶瓷砖内布设额外的电阻丝进行加热。此外，碳纳米纤维在蜡内部形成良好的导电网络，整个材料可看成是均匀的，因此电加热时复合材料会均匀地升温，而陶瓷砖电热储能材料内部材料升温是不均匀的。另外，蜡具有较高的储热能力，而陶瓷砖具有低的储热能力，陶瓷砖需要在加热温度很高的情况下才有高的储热量，但是过高的加热温度在使用时对人身和财产安全有潜在的威胁。因此，该复合材料兼具自加热和较低的加热温度即可实现高热存储量。该材料可以被设置在传统的电热存储系统中，也可以被设置于住宅的墙体中。

附图说明

图1为电热储能材料进行不同时间超声对电阻率的性能检测柱状图；

图2为电热储能材料进行碳纳米纤维掺量和电阻率的关系检测曲线图；

图3为电热储能材料进行自加热储能性能和存储热能释放性能检测曲线图；其中，曲线1为自加热储能和储能放热曲线，曲线2为电热储能材料的封闭空间内温度变化曲线。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式的一种电热储能材料是由蜡和碳纳米纤维组成，其中，碳纳米纤维掺量为蜡质量的0.1%~5%。

本实施方式的碳纳米纤维购买自美国Pyrograf Products有限公司。

本实施方式的蜡为石蜡，购买自美国Candlewic公司。

本实施方式的电热存储材料是采用碳纳米纤维复合蜡制备的。由于碳纳米纤维具有良好的导电性能，并且具有较高的长径比，较小的掺量下其与蜡复合即具有良好的电导特性。不需要较高的加热温度就能具有很好的储热性能，而且本发明仅由碳纳米纤维和蜡组成，不需要额外加热单元。