[发明专利]一种高温复合相变储热材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用化学化工方法生产储热材料的技术领域和能源材料科学领域，具体地，本发明涉及以无机盐为基础的高温复合相变储热材料、制备方法及其用途。

背景技术

能量的储存研究是能源安全与可持续发展的战略性课题，其中热能的储存与利用与国计民生息息相关。储热技术，特别是相变储热技术，它是合理有效利用现有能源，优化使用可再生能源和提高能源利用效率的重要技术，是近20年来世界节能领域内一个非常活跃的研究方向。

随着太阳能、工程热物理、航天技术及工业余热回收利用等领域的相互渗透和迅猛发展，为相变储热的进一步研究和发展提供了丰厚的条件。相变储热是利用材料的相变潜热来实现能量的储存和利用，来缓解能量供求双方在时间、强度及地点上不匹配的有效方式。相变储热技术的核心是相变材料，其潜热及传热直接影响储存和利用。

无机盐在高温相变储热应用领域中具有极大的优势，所以目前高温储热相变材料以无机盐或合金为主要成分。但由于它们固-液转化时，必须使用专门容器封装，增加了传热介质与相变材料间的热阻，降低了传热效率，成本相应也提高了。为了解决这个问题，高温储热材料多采用陶瓷作为基体，将无机盐或合金和陶瓷基体进行复合，但其传热储/释热速率慢。

目前复合相变储热材料的制备主要有两类方法：高温固相法与液相化学法。如采用熔融浸渗方法(A.A.Jalalzadeh-azar，W. G. Steele，and G.A.Adebiyia，Performance comparison of high-temperature packed bed operation with PCM and sensible-heat pellets.Int.J.Engery Res.，21(1997)1039-1052)，但该方法的Na₂SO₄/SiO₂循环稳定性差，且该方法过程Na₂SO₄在SiO₂中浸渗量少。与此方法相比，还有采用液相法制备amorphized Ge0.8Sn0.2纳米簇，再将硅源产生SiO₂对纳米簇进行包覆，最后制备出纳米级高分散的Ge_0.8Sn_0.2/SiO₂高温储热相变材料(S.J.Shin，J.Guzman，C.W.Yuan，et al.Embedded binary eutectic alloy nanostructures：A new class of phase change materials.Nano Lett.，10(2010)2794-2798)，但该方法过程繁琐，工序复杂。

因此，现有技术的难点在于相变储热材料导热率低，传热储/释热速率慢，循环稳定性差，且制备方法复杂，不利于工业化生产。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种高温复合相变储热材料。所述高温复合相变储热材料包括无机盐、陶瓷基质和高导热率材料，其中，无机盐与陶瓷基质体积比为1∶5～25∶1，例如1∶4、1∶3、1∶2、1∶1、5∶1、10∶1、15∶1、20∶1、23∶1、24∶1、25∶1等，高导热率材料为0.0001～1g/(g无机盐-陶瓷基质体系)，例如：0.0002g/(g无机盐-陶瓷基质体系)、0.0003g/(g无机盐-陶瓷基质体系)、0.0009g/(g无机盐-陶瓷基质体系)、0.0011g/(g无机盐-陶瓷基质体系)、0.0012g/(g无机盐-陶瓷基质体系)、0.01g/(g无机盐-陶瓷基质体系)、0.1g/(g无机盐-陶瓷基质体系)、0.5g/(g无机盐-陶瓷基质体系)、0.98g/(g无机盐-陶瓷基质体系)、0.99g/(g无机盐-陶瓷基质体系)等。

所述高导热率材料为0.0001～1g/(g无机盐-陶瓷基质体系)，指的是：每克无机盐-陶瓷基质体系中加入0.0001～1g高导热率材料。