[发明专利]一种太阳能储热材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种太阳能储热材料及制备方法；特别是指一种储热行为定向可调的太阳能储热材料及制备方法；属于储热材料制备技术领域。本发明所设计的储热材料由石墨烯‑纳米二氧化硅复合材料和硬脂酸按质量比，石墨烯‑纳米二氧化硅复合材料：硬脂酸＝10‑15:4‑7组成，所述石墨烯‑纳米二氧化硅复合材料中，石墨烯与纳米二氧化硅的质量比为1‑20:80‑99。本发明通过少量石墨烯与纳米二氧化硅的调配，可大幅度的调控所得成品储热行为。本发明组分设置合理、加工工艺简单、可定向调控材料的储热行为，适应性强，便于大规模的规模化应用。

技术领域

本发明公开了一种太阳能储热材料及制备方法；特别是指一种储热行为定向可调的太阳能储热材料及制备方法；属于储热材料制备技术领域。

背景技术

太阳能作为最清洁的可再生能源，在所有的可再生能源中，分布最广且易得，受到全世界的关注。然而，太阳能存在明显间歇性和能量密度低的缺点。太阳能储热材料通过将太阳热能储存起来，可解决能量供求在时空上不匹配的矛盾，实现能量供应的可连续性和高效利用。目前太阳能储热材料在太阳能光热领域，如太阳能热发电、建筑节能以及无水箱太阳能热水系统中具有巨大应用潜力。

硬脂酸发生相变可以储存热量，储热容量大于170J·g^-1，作为相变材料被广泛应用于太阳能储热行业。但是，硬脂酸发生相变时易流动且导热系数低(0.25W·m^-1·K^-1)，而且其吸热温度通常仅介于50-60℃，放热温度仅介于45-55℃。目前，主要通过采用多孔基体(如：多孔金属、多孔矿物等)装载硬脂酸固定其形状并提高导热性能，制备定型太阳能储热材料。现有报道的采用氧化石墨烯、二氧化硅等多孔基体，虽然能克服硬脂酸相变易流动、导热系数低等缺点，但是不能拓展其吸热和放热温度，即不能改变硬脂酸的储热行为，无法满足不同应用场合的需求，从而硬脂酸的应用受到限制。因此，在克服其现有缺点的基础上，需定根据应用需求，定向调控硬脂酸的储热行为。

发明内容

本发明的目的在于克服现有硬脂酸定型太阳能储热材料的不足，提供一种太阳能储热材料及制备方法。

本发明一种太阳能储热材料，所述的储热材料由石墨烯-纳米二氧化硅复合材料和硬脂酸按质量比，石墨烯-纳米二氧化硅复合材料：硬脂酸＝10-15:4-7组成，所述石墨烯-纳米二氧化硅复合材料中，石墨烯与纳米二氧化硅的质量比为1-20:80-99，优选为1-10:90-99。

本发明一种太阳能储热材料，所述的储热材料由石墨烯-纳米二氧化硅复合材料和硬脂酸组成；所述储热材料的吸热温度区间为40-65℃、在吸热温度区间存在3个相连的吸收峰，所述储热材料的放热温度区间为25-65℃优选为35-62℃、在放热温度区间存在至少3个放热峰。

本发明一种太阳能储热材料，所述3个相连的吸收峰中至少有一个是馒头峰；所述储热材料的放热温度区间为25-65℃优选为35-62℃、在放热温度区间存在至少3个放热峰，所述放热峰中至少有一个是馒头峰。

本发明一种太阳能储热材料的制备方法，包括下述步骤：

步骤一

按设计的组分配取氧化石墨烯、硅溶胶、硬脂酸；先将配取的硅溶胶用水稀释，得到硅溶胶稀释液，然后往硅溶胶稀释液加入硅烷偶联剂，在30-60℃加热搅拌，得到混合溶液；将配取的氧化石墨烯溶液加入至混合溶液中，搅拌均匀后，在50-70℃下干燥后，在保护气氛下700-900℃焙烧，得到石墨烯-纳米二氧化硅复合材料；所述硅溶胶稀释液中二氧化硅的质量百分含量为5-15％；所加入硅烷偶联剂的质量为硅溶胶稀释液质量的1-2％；

步骤二

先将步骤一配取硬脂酸置于容器底部，再将步骤一所得石墨烯-纳米二氧化硅复合材料均匀覆盖于硬脂酸上，在真空条件下，进行超声加热，得到所述太阳能储热材料；进行超声加热时，控制温度为75-85℃。