[发明专利]一种纳米碳化硅强化蓄热的复合相变储热材料及制备方法

说明书

本发明属于储热材料技术领域，具体涉及一种纳米碳化硅强化蓄热的复合相变储热材料及制备方法。本发明复合相变储热材料以重量份计，包括多元碳酸盐40‑70份，骨架材料30‑60份，导热强化材料5‑20份和纳米碳化硅0.5‑5份。本发明使用多元碳酸盐、导热强化材料、骨架材料组成基体材料，通过添加纳米碳化硅来提高材料的储热密度，经强化后的复合相变储热材料储热密度超过1100KJ/Kg，且复合储热材料在750℃时基本无分解，热稳定性好，可满足高温使用，具有广阔的市场前景。

技术领域

本发明属于储热材料技术领域，具体涉及一种纳米碳化硅强化蓄热的复合相变储热材料及制备方法。

背景技术

储热材料是提高能源利用率的重要手段之一，储热材料通过储存系统多余的热量并在系统需要时释放出来，从而实现提高系统能源利用率的目的。相变储热材料是储热材料的重要组成部分，因其使用温度范围广、可适用于中高温储热、稳定性好、经济性好而受到广泛的研究。储热材料应用需要面对许多难题，比如材料的腐蚀性、导热性不足、储热密度不够等。单一类型的储热材料很难满足所有应用所需的条件，复合储热材料可结合各材料的优势，更具有应用前景。

目前国内存在的相变储热材料多为多元硝酸盐和多元碳酸盐，且使用温度多在600℃以下，储热密度在1000KJ/Kg以下，储热密度相对较低。CN111560236A公开了一种相变储热材料及其制备方法和应用，具体公开了所述相变储热材料按重量分数计包括以下组分：三水醋酸钠90％-98％、成核剂1％-5％、增稠剂0.1％-5％和增强材料0.1％-0.5％。该技术方案将上述四种组分组合在一起，增强材料可以均匀分散在相变储热材料体系中，构成强导热网络，使得到的相变储热材料的导热性能提高至少两倍，极大地拓展了材料的应用范围，但是储热密度还存在改进空间。

CN112521153A公开了一种生物形态碳化硅陶瓷高温光热储存材料，该储热材料由生物形态碳化硅陶瓷骨架、氯化盐复合制成。生物形态碳化硅陶瓷是一种将熔融硅与木炭多孔前驱体高温反应生成的陶瓷材料，不同的木材前驱体可以获得具有不同孔隙率的碳化硅陶瓷骨架。相变储热材料是将氯化钠与氯化钾于球磨机中充分混合均匀并干燥制得氯化钠钾共晶盐。采用真空浸渍法将相变储热材料包覆于生物形态碳化硅陶瓷骨架使得陶瓷骨架孔隙中填充相变材料。该技术方案具有导热率高、相变潜热大、毒性小、腐蚀性小等优点，但储热密度为453kg/kJ，还存在改进空间。

综上所述，现有技术中仍缺乏一种储热密度高的复合相变储热材料。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种纳米碳化硅强化蓄热的复合相变储热材料，其目的在于使用纳米碳化硅使得储热密度得到了明显的提升，同时因添加了骨架材料和导热强化材料石墨可以有效解决材料相变时的腐蚀性和导热性不佳的问题，由此解决复合相变储热材料储热密度不高的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种纳米碳化硅强化蓄热复合相变储热材料，以重量份计，包括多元碳酸盐40-70份，骨架材料30-60份，导热强化材料5-20份，纳米碳化硅0.5-5份。

作为优选，以质量百分比计，所述纳米碳化硅占复合相变储热材料之比为0.2％-5％。

作为优选，所述纳米碳化硅的粒径为10-50nm。

作为优选，所述多元碳酸盐为碳酸钾、碳酸锂和碳酸钠中至少两种。

作为优选，所述骨架材料为氧化镁或氧化钙。

作为优选，所述导热强化材料为石墨、碳纳米管、碳纤维和石墨烯中至少一种。

按照本发明的另一方面，提供了一种纳米碳化硅强化蓄热复合相变储热材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将多元碳酸盐、骨架材料、导热强化材料和纳米碳化硅混合均匀，得到粉末混合物；

(2)将粉末混合物压制为成型生胚；