[发明专利]一种高导热的液-固相变储能材料及其制备方法

说明书

本发明属于相变材料技术领域，具体涉及一种高导热的液‑固相变储能材料及其制备方法，该高导热的液‑固相变储能材料的特征在于各成分的质量比为：有机物相变储能材料79‑94.9％，活性分散剂0.1‑1％，氨基化碳纳米管/氨基化石墨烯/导热石墨三元复合导热粉5‑20％，各组分之和满足100％；该相变储能材料具有较高的导热系数＞1W/(m.K)，使用活性分散剂通过化学键将导热材料与相变材料有机结合实现优秀的储存稳定性，不会发生分层现象、且不影响相变储能材料本身的相变点和焓值。

技术领域

本发明属于相变材料技术领域，具体涉及一种高导热的液-固相变储能材料及其制备方法。

背景技术

相变储能是利用材料在相变时候吸热或放热来储能和释能的，因此，它的核心和基础是相变储能材料(PCM，即Phase Change Materials)。相变或称潜热储能与显热和化学反应储能相比，最大的优势是储能密度高、储放热过程近似等温。

相变储能材料包括无机物和有机物两类。无机物相变储能材料因具有腐蚀性、相变过程中具有过冷和相分离的缺点，影响了其应用。有机物相变储能材料主要包括石蜡、脂肪酸、脂肪醇、酯类等。但有机物相变储能材料导热系数低、固－液相变过程中体积变化较大且出现液态的泄漏问题，这些又制约了其在储能技术中的应用。为提高有机物相变储能材料的导热性能和解决泄露问题，目前主要有两条技术路线。第一种是利用膨胀石墨的吸附作用将有机物相变储能材料吸附到膨胀石墨的毛细孔中，形成固体相变材料。主要优点是将固液相变变成了固固相变且导热性较好，缺点是需要压制成型，当压实密度较小时，成型物强度较差，在使用过程中材料本身容易反弹膨胀；当压实密度较大时，成型物强度有所提高，但是依然不能满足一些高强度的应用要求，且在相变过程中容易发生有机物相变储能材料溢出漏液现象。

第二种是用铝合金或铜合金类导热材料加工成中空结构的金属储能板，将有机物相变储能材料直接填充到金属储能板的内部，然后密封储能板，有效的解决了强度问题，但是依然存在相变储能材料导热慢，储能时间需要较长时间的问题。通过在有机物相变储能材料中添加高导热系数的金属(铜、铝、石墨)填充物，可以提高相变储能材料的导热性，但是造成相变焓值的下降以及填充物存在沉降分层的问题，且传统分散剂多含有梳型结构，加入易造成类似降凝效果，造成焓值下降及相变温度变宽，不利于精密温控。所以，在应用上需求一种高导热、不易沉降的液-固相变储能材料填充到金属储能板中，解决上述问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种高导热的液-固相变储能材料及其制备方法，所述相变储能材料具有较高的导热系数＞1W/(m.K)，使用特定分散剂通过化学键将导热材料与相变材料有机结合实现优秀的储存稳定性，不会发生分层现象、且不影响相变储能材料本身的焓值。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高导热的液-固相变储能材料，其组分按质量百分比计为：有机物相变储能材料79～94.9％，活性分散剂0.1～1％，氨基化碳纳米管/氨基化石墨烯/导热石墨三元复合导热粉5～20％，各组分之和满足100％；

其中，所述的活性分散剂含有正构长链结构和环氧活性基团，其结构为：m＝5～6；n＝11～27。

按上述方案，所述的有机物相变储能材料包括但不限于正构烷烃、工业级相变石蜡、商业化有机相变材料、长链脂肪醇、长链脂肪酸酯等中的一种或多种按任意比例的混合物，合适的例子包括但不限于正十八烷、正十六烷、正十八醇、正十六醇、硬脂酸甲酯、硬脂酸丁酯、工业级相变石蜡(如浙江皇星公司生产的FPC系列)、商业化有机相变材料(如杭州鲁尔公司生产的OP系列)等。优选地，所述有机物相变储能材料中的正构长碳链与分散剂中的正构长碳链的碳数相差不大于10，主要针对正十八烷、正十六烷、正十八醇、正十六醇、硬脂酸甲酯、硬脂酸丁酯等这些正构长碳链中碳数可以确定的有机物相变储能材料。

按上述方案，所述的活性分散剂的制备方法，包括以下步骤：