[发明专利]一种低熔点宽温域熔盐复合定型相变材料及制备方法

说明书

一种低熔点宽温域熔盐复合定型相变材料及制备方法，涉及相变材料技术领域。以质量百分比计，该复合相变材料包括四元硝酸盐和氧化镁，进一步还包括石墨。四元硝酸盐融化由固态变为液态时，产生压差，导致液态盐流入复合材料的空隙和孔洞中同时湿润的液体可以提供一种毛细管力，将分散的MgO粒子拉到一起，并重新排列它们，形成致密的复合材料。氧化镁骨架材料含量过低易导致复合材料相变时发生泄漏，使得材料表面出现孔隙和膨胀。氧化镁骨架材料含量过高易导致复合相变材料潜热降低的问题。石墨含量过低易导致复合相变材料热导率较低的问题。石墨含量过高易导致复合相变材料潜热降低的问题。

技术领域

本发明涉及相变材料技术领域，具体而言，涉及一种低熔点宽温域熔盐复合定型相变材料及制备方法。

背景技术

能源是人类赖以生存和发展的基础，随着科学技术的快速发展，人们对能源的需求日益增加。全球大规模的能源消耗导致了能源危机，气候变化以及严重的环境污染。因此，探索和应用新型能源材料已经成为全球性重要课题。

新能源在应用过程中具有间歇性、波动性、能源不匹配的固有问题。相变储热系统是解决能源供应时间与空间矛盾的有效手段，是提高能源利用率的重要途径之一。相变材料常用于太阳能热利用、电网调峰填谷、余热回收、航空航天以及电池热管理等领域。熔融盐是被广泛研究和应用的一种相变材料，其中一种四元共晶硝酸盐[Ca(NO₃)₂、KNO₃、NaNO₃、NaNO₂]，熔点为89.14℃，分解温度为628℃。具有熔点低、使用温度范围广、无毒、不易燃等优点，是一种极具应用前景的相变储能材料，可被用于太阳能热利用以及工业余热回收领域。然而该四元硝酸盐有两个重要缺陷分别是固-液转换时容易泄露和本身热导率低导致传热速率慢的问题。因此研究一种复合相变材料使其在相变时不发生泄露并提高材料的热导率使其达到理想的储热放热状态具有重大意义。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种低熔点宽温域熔盐复合定型相变材料及其制备方法，以解决现有技术中四元硝酸盐相变材料相变时易泄露和导热性能差的问题。

为实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种低熔点宽温域熔盐复合定型相变材料，其特征在于，至少包括四元共晶硝酸盐和氧化镁，四元共晶硝酸盐和氧化镁的质量份数为(3-7)：(7-3)，两者份数之和为10份；进一步上述复合相变材料中年还包括石墨，优选四元共晶硝酸盐和氧化镁的质量比为1:1，石墨为四元共晶硝酸盐和氧化镁的总质量的0-20％。

进一步地，上述复合相变材料的粒径为3-5μm。

根据本发明的另一方面，提供了一种前述复合相变材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

步骤S1，将四元共晶硝酸盐各组分精确称量，通过静态熔融法制备共晶四元硝酸盐；

步骤S2，将制备好的四元共晶硝酸盐、氧化镁、石墨进行混合，得到混合物；

步骤S3，将所述混合物进行冷压烧结，得到复合相变材料。

进一步地，上述步骤S1四元共晶硝酸盐为Ca(NO3)₂、KNO₃、NaNO₃和NaNO₂的纯盐按质量比20：53：7：40制备的四元共晶硝酸盐。进行称重，置于刚玉坩埚中。注意将Ca(NO3)₂置于坩埚最上方防止爬盐现象。

进一步地，将制备好的四元硝酸盐在高速通用粉碎机中磨成3-5μm的细粉，同时使得氧化镁和石墨粒径均为3-5μm。

进一步地步骤S2，精确称量四元硝酸盐、氧化镁和石墨这三种原料，然后将粉末在研磨罐中以300转/分钟的速度搅拌1小时，以充分混合粉末。