[发明专利]一种复合相变蓄热材料、微胶囊及其制备方法

说明书

本发明提供了一种复合相变蓄热材料、微胶囊及其制备方法。所述复合相变蓄热材料包括液态金属和石蜡；其中，所述液态金属的熔点和所述石蜡的熔点的差值的绝对值不大于5℃。本发明所提供的复合相变蓄热材料在显热蓄热和相变蓄热过程中无明显的相分离，蓄热材料的体积基本保持不变，蓄热的反应时间短，本发明的蓄热材料和微胶囊分别满足了一次性蓄热材料和循环使用的蓄热微胶囊的需求，能被广泛地应用于航空航天、潜艇、丝织工业以及建筑节能等领域中。

技术领域

本发明涉及相变蓄能领域，更具体地，涉及一种复合相变热材料、微胶囊及其制备方法。

背景技术

随着能源环境的日益严峻，迫切需要在高效能源、节能技术、清洁能源和可再生能源等领域取得进展。相变储能是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，是缓解能源供应双方在时间、强度以及地点不匹配的有效方式。相变材料是相变储能技术的核心。相变材料是一种能够储存热能的新型化学材料，它在相变温度时发生物相变化，并伴随着吸收或放出热量，可以用来调控周围环境的温度或用来储存热量。

微胶囊相变储热材料是一种新型相变储能材料，普遍采用石蜡或盐类作为相变材料，以三聚氰胺甲醛树脂、聚脲醛树脂、聚氨树脂等化学稳定性较好的缩聚类高分子材料作为微胶囊壁材，可用于丝织工业、建筑节能设施、航空航天以及潜艇等能量储存领域。但是由于相变材料本身的局限性，此类相变材料存在着导热率低、反应时间长、相变时体积变化大等问题。

发明内容

针对目前石蜡相变储热材料存在的缺点，本发明基于液态金属的固液相变热与石蜡固液相变热相当，利用液态金属良好的导热性和热膨胀性，提出了一种复合相变蓄热材料、微胶囊及其制备方法，用于解决单介质石蜡在相变过程中存在热导率低，体积变化率大的问题。

本发明的第一目的在于提供一种复合相变蓄热材料，包括液态金属和石蜡；其中，所述液态金属的熔点和所述石蜡的熔点的差值的绝对值不大于5℃。

其中，液态金属是一种新型的相变材料。单位体积下，液态金属固液相变热与石蜡固液相变热相当。液态金属具有远高于空气、水、石蜡等物质的热导率，采用液态金属作为蓄热介质，可以快速完成吸热-放热过程；液态金属在凝固时体积膨胀，与石蜡在凝固时体积缩小相反，使得相变蓄热材料的体积基本不变。另外，由于两者的熔点相近，熔点的差值的绝对值不大于5℃，该蓄热材料不会发生明显的相分离。

本发明的蓄热材料在使用时，当温度低于石蜡和液态金属的熔点时，石蜡和液态金属显热蓄热；当温度高于石蜡和液态金属的熔点时，石蜡和液态金属相变蓄热。另外，由于液态金属的导热率较高，蓄热的反应时间短。

优选地，液态金属的熔点比石蜡的熔点高0-5℃，优选0-3℃，更优选1-2℃。当石蜡加热至熔点使之熔化，将熔点下熔化的石蜡与熔化的液态金属均匀混合时，温度较低的石蜡会从液态金属吸热，使液态金属凝固，能更有效地保证微胶囊的体积不变。

为了能更好的保证蓄热材料的体积不变，在一个实施例中，石蜡以颗粒状被包裹在液态金属中。其中，在保证液态金属将石蜡包裹的前提下，分散颗粒状的石蜡可以作为一个整体被注入液态金属中，也可以以单个颗粒状的形式分散在液态金属中。即，所述石蜡在熔化状态以若干液滴状被注入所述液态金属中，所述液滴状的石蜡聚集成一个大颗粒被所述液态金属包裹或所述石蜡以若干颗粒状分散在所述液态金属中。本文中的“若干”为一个或多个，多个为2个或2个以上。

在该实施例中，为了使石蜡更好地被包裹在液态金属中，液态金属的熔点通常比石蜡的熔点高1-2℃。当石蜡加热至熔点使之熔化，将熔点下熔化的石蜡以颗粒状被包裹在熔化液态金属中时，温度较低的石蜡会从液态金属吸热，使液态金属凝固，形成内部为石蜡液体，表面为液态金属固体的材料，这样石蜡能更好且更完整地被包裹在液态金属中。