[发明专利]一种复合相变材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可定形的无机盐/膨胀石墨复合相变材料及其制备方法，所述复合相变材料包括以下组分：三水合乙酸钠85.5%‑87.4%、十二水合磷酸氢二钠3.60%‑3.68%、聚丙烯酸钠0.90%‑0.92%，以及膨胀石墨8%‑10%。本发明以三水合乙酸钠为主要的能量存储剂，十二水合磷酸氢二钠作为成核剂用于降低无机盐相变材料的过冷度，聚丙烯酸钠作为增稠剂避免无机盐相变材料发生相分离，膨胀石墨作为多孔基材支撑材料，可增强相变材料导热性。所述复合相变材料的相变温度为55‑58℃，过冷度为2.4‑3.8℃，相变潜热约为220kJ/kg，导热系数为1.48‑2.07W/(m·K)，渗漏率低于5%，膨胀率低于1.5%，制作过程简单，使用寿命长，可适用于暖通空调、余热回收、电子设备热管理等领域。

技术领域

本发明涉及热能存储技术领域，尤其是一种复合相变储热材料及其制备方法。

背景技术

能源储存技术是现阶段缓解能源需求压力的重要技术，它能够对现有能源的供应和需求进行调整，可以解决能源供应与需求在时间和空间上的不匹配问题，是解决能量利用率低的重要手段。总的来说，目前的能量储存技术包括机械储能、化学储能、电磁储能、生物储能和热能储能，而应用最广泛且最需要新技术提升效率的是热能储存技术。本发明的相变储热材料服务于热能储存技术领域。

与显热储热技术、化学储热技术相比，相变储热技术是目前来说是最为高效、最具潜力的储热方式。在相变储能系统中，相变材料一般不能直接利用。以固-液相变材料为例，相变材料在固-液相变过程中会表现出较强的流动性，会发生泄露现象。再者，由于固-液相变材料会发生明显的相态变化，长期使用后不可避免的会出现相分离、稳定性差等问题。所以在实际应用中还需要对相变材料进行改性来满足工程需求。主要方法有两种，相变材料微胶囊化和相变材料多孔基材定形化。微胶囊复合相变材料和定形复合相变材料都属于定形相变材料。所谓定形，指的是相变材料在微观上表现出固-液相变，但在宏观上表现出固-固相变的稳定定型，以此来达到防止液漏、相分离的目的。目前针对定型相变材料的研究成果仍有以下两点局限，一是已有复合材料的相变温度主要集中在20-40℃，主要应用于建筑领域，其他相变温度范围的研究较少；二是常用的多孔基材支撑材料主要为气相二氧化硅、高密度聚乙烯等，普遍存在导热性能差、相变潜热不高的缺陷，常见相变材料导热系数为0.4-0.7W/(m·K)，相变潜热为150-200kJ/kg，还具有较大的改进空间。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了复合相变材料及其制备方法，以解决已有定形相变材料导热性能差、相变潜热不高等技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种可定形的无机盐/膨胀石墨复合相变材料，包括以下质量分数的组分：

三水合乙酸钠，85.5％-87.4％；

成核剂，3.60％-3.68％；

增稠剂，0.90％-0.92％；

多孔基材支撑材料，8％-10％。

其进一步技术方案为：

所述成核剂为十二水合磷酸氢二钠。

所述增稠剂为聚丙烯酸钠。

所述多孔基材支撑材料为膨胀石墨。

所述复合相变材料的相变温度为55-58℃，过冷度为2.4-3.8℃，相变潜热约为220kJ/kg，导热系数为1.48-2.07W/(m·K)。

一种可定形的无机盐/膨胀石墨复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按照组分质量分数将三水合乙酸钠、成核剂混合，放置在60-80℃热水中水浴加热至融化，并搅拌均匀；