[发明专利]一种椰壳炭基复合相变储热材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于储热材料制备技术领域，尤其涉及一种椰壳炭基复合相变储热材料及制备方法。

背景技术

无水箱太阳能热水器作为一种新兴的太阳能热水器受到广泛的关注，其将相变储热材料置于真空集热管内来替代传统水箱储存热量，因无需携带笨重的水箱，不仅可以方便的安放在屋顶，更可以安装在阳台、窗户外沿，与建筑结为一体。但相变材料存在自身导热性能差、相变时体积膨胀易导致真空管出现“爆管”泄漏等问题，严重影响其应用。

目前，主要采用金属多孔材料和非金属多孔材料(粘土矿物、石墨烯等)作为支撑基体试图解决以上问题。金属多孔材料可以很好的提高相变材料的导热性能，但是金属基多孔材料会增加复合相变储热材料的质量，影响无水箱太阳能热水器的轻便性，而且金属基多孔材料较大的热膨胀性也会导致“爆管”问题；非金属多孔材料中的粘土矿物虽然可以防止相变材料的泄漏，但不能很好的提高复合相变储热材料的导热性能；石墨烯可以有效的提高复合材料的导热性能及能防止相变泄漏，但是石墨烯会降低相变材料结晶度，进而导致相变材料单位质量储能密度减少，不仅如此，石墨烯制备过程繁琐、材料成本高，在无水箱太阳能热水器中实用型差。因此，需要开发一种价格低廉、简单易得的支撑基体材料，用来复合相变材料以制备高性能（高储能密度和高导热系数）的相变储热材料，同时在无水箱太阳能热水器中不出现泄漏以及“爆管”现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种椰壳炭基复合相变储热材料及制备方法，克服现有复合相变储热材料无水箱太阳能热水器中存在的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明一种椰壳炭基复合相变储热材料，所述的储热材料由硬脂酸与椰壳炭按质量比1-4 : 1而成。

本发明一种椰壳炭基复合相变储热材料，所述椰壳炭为经H₂O₂溶液羟基化处理后的椰壳炭。

本发明一种椰壳炭基复合相变储热材料的制备方法，包括以下步骤。

步骤一：椰壳炭的羟基化处理

取椰壳炭与H₂O₂溶液混合，置于微波炉中微波处理1-5 min，冷却、过滤后用去离子水洗涤干净，在115°C下干燥6~12 h，得到羟基化椰壳炭，备用。

步骤二：复合相变材料的制备

按质量比1-4 : 1分别称取硬脂酸和步骤一所得羟基化椰壳炭，盛入反应器中，抽真空至容器内压力为-0.1 MPa后，置于加热型超声波清洗器中于60-95°C维持20-40 min后，停止抽真空，使空气返回容器中，超声处理5~8 min，取出容器中的混合物，冷却，80-90°C条件下热过滤24 h，得到所述椰壳炭基相变储热材料。

本发明一种椰壳炭基复合相变储热材料的制备方法，步骤一中，所述椰壳炭粒度为10-100目。

本发明一种椰壳炭基复合相变储热材料的制备方法，步骤一中，椰壳炭与H₂O₂按质量比1 : 1-3混合，H₂O₂的质量百分浓度为5-30%。

本发明一种椰壳炭基复合相变储热材料的制备方法，步骤一中，微波处理功率为400-700 W，微波处理时间为1-5 min。

本发明的有益效果在于：（1）采用简易的方法，对椰壳炭进行羟基化处理，可以大幅度提高椰壳炭对硬脂酸的负载量，同时提高椰壳炭对硬脂酸的结合能力防止其相变时泄漏；（2）采用椰壳炭可以提高相变材料的导热系数；（3）椰壳炭密度0.50 g-0.70 g/cm³小于硬脂酸密度0.85 g/cm³，不会增加单位体积的质量，可以实现无水箱太阳能热水器的轻便性；（4）利用价格低廉、简单易得的椰壳炭为支撑基体，大大降低了复合相变储热材料的价格，可很好的应用于无水箱太阳能热水器。

具体实施方式

下面以具体实施方式对本发明进行进一步的详细说明，但不代表本发明的范围仅限于以下实例。

实施例1