[发明专利]一种热化学-潜热-显热的复合储热大胶囊及其制备方法

权利要求书

1.一种热化学-潜热-显热的复合储热大胶囊，其特征在于，所述胶囊包括金属相变材料核芯、有机牺牲层空腔、无机陶瓷显热储热壳层和热化学储热壳层，其中，金属核芯的直径在1～40mm，有机牺牲层空腔厚度为0.25～5mm，无机陶瓷显热储热壳层厚度为0.1～10mm，热化学储热壳层厚度为1～40mm。

2.如权利要求1所述的一种热化学-潜热-显热的复合储热大胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：选取金属球相变材料作为金属核芯；

S2：选取相变温度在30～100℃的有机固-液相变材料作为有机牺牲层，其在相变温度点以上熔化成液态，将步骤S1中的金属球浸入液态有机相变材料中，随即取出，在室温下金属球表面的有机相变材料凝固成固态，重复此步骤，将金属核芯外部均匀包覆一层厚度为0.25～5mm的有机牺牲层；

S3：称取无机陶瓷材料85～98wt％与有机粘结剂2～15wt％。将无机陶瓷材料分散到溶于相应溶剂的有机粘结剂中得到无机陶瓷壳层包覆原料，将其包覆在步骤S2得到的大胶囊胚体外部，得到0.1～10mm厚度的无机陶瓷显热储热壳层，干燥后得到中间层为有机牺牲层材料、以无机陶瓷壳层为外壳的金属相变大胶囊胚体；

S4：称取热化学储热材料70～98wt％、无机惰性材料0～15wt％和有机粘结剂2～15wt％。首先将热化学储热材料与无机惰性材料混合均匀，之后将其分散到溶于相应溶剂的有机粘结剂中，搅拌混合均匀后得到热化学储热壳层材料的浆料，将其包覆在步骤S3得到的大胶囊胚体外部，得到厚度为1～40mm的热化学储热壳层，干燥后得到将金属球依次包覆有机牺牲层、无机陶瓷壳层和热化学储热壳层的大胶囊胚体；

S5：将步骤S4得到的大胶囊胚体在空气气氛下或氧气气氛中进行预烧，预烧温度为300～500℃，预烧时间为1～4h，去除有机牺牲层，在金属核芯和无机陶瓷壳层之间形成有机牺牲层空腔；

S6：将步骤S5预烧后的大胶囊在惰性气氛下进行高温煅烧，煅烧温度为600～1400℃，煅烧时间为1～3h，得到热化学-潜热-显热的复合储热大胶囊。

3.如权利要求2所述的一种热化学-潜热-显热的复合储热大胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的金属球相变材料包括锡、铝、铜、铝铜合金、铝硅合金、铜硅合金和铝铜硅合金中的一种或几种。

4.如权利要求2所述的一种热化学-潜热-显热的复合储热大胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的有机固-液相变材料包括烷烃、多元醇和脂肪酸。

5.如权利要求2所述的一种热化学-潜热-显热的复合储热大胶囊的制备方法，其特征在于，所述有机粘结剂为羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。

6.如权利要求2所述的一种热化学-潜热-显热的复合储热大胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中的无机陶瓷材料包括氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化钇、氧化锆、高岭土、碳化硅中的一种或几种。

7.如权利要求2所述的一种热化学-潜热-显热的复合储热大胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中的热化学储热材料包括碳酸镁、碳酸钙、碳酸锶、碳酸钡、氧化钙、氧化镁、氧化锶、氧化钡、氢氧化钙、氢氧化镁中的一种或几种，无机惰性材料为氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化钇、氧化锆、高岭土、碳化硅中的一种或几种。

8.如权利要求3至7任一项所述的一种热化学-潜热-显热的复合储热大胶囊的制备方法，其特征在于，所述金属核芯和热化学储热壳层材料选取标准为核芯相变温度和热化学储热壳层的分解温度相近，详细确定方案如下表：

*：当核芯材料为Al或含Al合金时，无机陶瓷壳层不宜采用氧化硅。