[发明专利]一种应用于太阳能木材干燥的相变储热材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种应用于太阳能木材干燥的相变储热材料及其制备方法，该相变储热材料由硬脂酸和膨胀石墨通过机械混合与熔融吸附法制备而成。此方法制备的太阳能相变储热材料，硬脂酸能够有效的填充在膨胀石墨的孔隙中，膨胀石墨与硬脂酸复合后没有发生化学变化；复合材料的融化和凝固相变温度分别为52.74℃和53.70℃，融化和凝固相变潜热分别为169.90 J/g和166.10 J/g；与硬脂酸相比稍有降低，仍满足实际应用需求。制备的复合相变储热材料经500次和1000次热冷循环后具有良好的热循环稳定性。与硬脂酸相比，制备的复合相变储热材料储、放热时间分别缩短了39.74%和45.09%，有效提高了储/放热效率。膨胀石墨的添加改善了硬脂酸放热不均问题。

技术领域

本发明涉及一种太阳能相变储热材料，具体是一种应用于太阳能木材干燥的相变储热材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着化石能源的日益短缺和环境污染的日渐严重，节能环保、利用新能源成为当代研究的热点课题之一。木材干燥是木材工业生产的一个必要环节，在实际生产过程中大部分采用的是热力干燥，是木材加工中能耗最高的环节。因此今后木材干燥的变化可能不是木材干燥的方式方法，而应该是所需能源的不断变化从而影响整个干燥行业。

太阳能是一种清洁、无污染的可再生能源，但由于地域性的影响，我国太阳能资源在不同地区太阳能的辐射量也不同，其中西藏西部太阳能资源最为丰富而四川和重庆等地区太阳能资源则相对匮乏。此外昼夜和季节的交替，造成了太阳能资源的随机性较大、可用量不稳定。在绿色发展理念深入人心的今天，太阳能光热利用技术对于木材工业节能环保具有重要意义。提高太阳能热利用系统的稳定性和可靠性，储热技术变得不可或缺。目前我国太阳能储热技术多集中在低温和高温储热领域中，在太阳能干燥领域中的应用较少。储热材料是储热技术的核心和基础。因此研发适宜太阳能木材干燥用的新型储热材料，对于提高干燥系统的能源利用率和降低传统木材工业的能耗具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种太阳能木材干燥水箱相变储热材料，该储热材料的相变温度与太阳能木材干燥储热水箱的工作温度相吻合，相变潜热较高，无过冷和相分离现象，储/放热效率高，热稳定性好。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种应用于太阳能木材干燥的相变储热材料，其具体步骤如下：该相变储热材料由硬脂酸和膨胀石墨复合而成，硬脂酸和膨胀石墨的比例为6:1-11:1，二者混合后机械搅拌20min，待混合均匀后将其放入-0.1MPa，75℃的真空干燥箱中吸附12h，且每隔2小时搅拌一次，每次搅拌2min。冷却至室温，即制得硬脂酸/膨胀石墨复合相变储热材料。制备的复合相变材料融化和凝固相变温度分别为52.66-52.77℃和53.66-53.77℃；融化和凝固相变潜热分别为165.10 -173.60 J/g和158.20-168.60J/g。

其中，所采用的膨胀石墨是由可膨胀鳞片石墨在60℃的条件下真空干燥12 h。每次称取2-3g可膨胀鳞片石墨置于高温陶瓷坩埚中，在800℃马弗炉中热处理60 s，制备而成的疏松多孔的膨胀石墨。

其中，硬脂酸与膨胀石墨的混合比例为6:1-11:1，最优混合比例为9:1。

其中，将制得的硬脂酸/膨胀石墨复合相变储热材料封装在太阳能储热水箱中，通过储放热试验进行检测。

相变储热技术是利用相变材料的潜热进行能量的储存，本发明采用相变储热技术，将硬脂酸与膨胀石墨通过熔融共混、物理吸附的方式制备出一种高效、稳定的相变储热材料，与现有技术相比，本发明具有以下优点。

（1）该相变储热材料封装效果良好，硬脂酸均匀的吸附在膨胀石墨的孔隙中，未见富余的硬脂酸团聚集在其表面，没有渗漏。硬脂酸与膨胀石墨的物相结构保存较好，复合后没有发生化学变化产生新物质，具有良好的化学稳定性。