[发明专利]一种导热增强的有机/无机杂化相变储能材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导热增强的有机/无机杂化相变储能材料及其制备方法，属于储能技术领域。 

背景技术

我国正处于加速工业化、城市化的进程中，对能源的需求具有非常大的增长空间。但能源的供应和需求在很多情况下都有很强的时间依赖性，为了解决能源供给和需求失衡的矛盾、提高能源利用效率和保护环境，储能技术应运而生。储能就是利用特定技术，在能源丰足时，将过剩能源储存，在能源不足时，加以释放，从而有效提高能源利用效率，达到节能的目的[Renewable and sustainable energy reviews, 2009,13(2),318-345]。在太阳能清洁利用、电力调节、工业余热回收及节能建筑与太阳能空调等领域都应用到这一关键技术。热能作为能量应用的主要方式，其贮存主要包括化学储热、显热贮热及相变储热[Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2008, 12, 39–64]。相变储热利用材料相变特性，储、放热量大已成为最有前景的储热材料之一。 

相变材料是利用物质在相变过程中的吸热和防热效应进行热能存贮和温度调控的物质，可分为无机、有机及复合相变材料。无机相变材料主要包括结晶水合盐，熔融盐类，金属（包括合金）。无机类PCMs中的结晶水合盐廉价，相变潜热大，电导系数大，但是存在着热循环后储热效率不断下降，过冷现象和相分离现象等问题。有机相变材料主要包括石蜡，高级脂肪烃，脂肪酸，酯和多元醇等，这类材料的种类多，性能稳定，但是存在着电导系数小，密度小，单位体积储热能力差，相变时出现漏液等问题。复合相变材料在工作时基本呈现出宏观上固固相转变，形状不发生变化，使用寿命长，无泄漏，材料对容器的腐蚀作用小，同时还可以通过对材料的物理以及化学改性使其在更广泛的领域应用于现实生产生活中^[Energy Conversion and Management.2004,45:1597-1615^]。因此开发有机/无机复合定形相变储热材料是解决固/液相变后液体流动性的主要途径。 

有机/无机复合定形相变储热材料是将相变储热材料与支撑物进行复合，利用支撑材料具有巨大比表面积和界面效应使相变储热材料在发生相变时不会从三维网络中析出，从而达到定形的目的。Zhengguo Zhang等将石蜡吸附在具有多孔结构的膨胀石墨内，构成石蜡/石墨复合相变储热材料。复合材料相变焓达161.45J/g，其传热实验表明：复合材料的储能和放热时间分别减少了27.4%和56.4%，大大提高了导热率 ^[Energy Conversion and Management,2006,47,303-310^]。方小明等以RT20 (液态饱和烃)作为相变储能材料，与Org-MMT(有机蒙脱土)共混，得到新型的相变复合材料，从20℃升温到29℃，纯净的RT20需要420s，复合材料只需220s，其导热率大大提升^[Energy Conversion and Management^]。但目前未见化学键连接的导热增强无机复合物作为支撑材料，有机相变材料作为工作物质的导热增强的有机/无机杂化相变储能材料及其制备方法的报导。 

发明内容

本发明的目的是开发一种导热增强的有机/无机杂化相变储能材料及其制备方法，此种储能材料应以化学键连接的导热增强无机复合物作为支撑材料，以有机相变储能材料为工作物质，经无机复合物溶胶前驱体水解、缩合、与有机相变材料复合、杂化得到。 

本发明的技术方案是：一种导热增强的有机/无机杂化相变储能材料，它含有有机相变储能材料、化学键连接的导热增强无机支撑材料，含量比为： 

有机相变储能材料：30~85wt%；

化学键连接的导热增强无机支撑材料：10~75wt%；