[发明专利]吸附材料与其形成方法与吸附式热泵

说明书

技术领域

本发明关于吸附材料，更特别关于其形成方法与应用。

背景技术

相较于气体压缩机制冷技术，吸附式制冷技术具有稳定可靠、节能环保、无噪音等优点。吸附式热泵藉由材料吸收热能并释放水气，于冷端吸附凝结水气，周期性的冷却和加热吸附材料，使热能转换为冷能。理论上，吸附剂的制冷能力指标(Specific Cooling Power，SCP)与其吸附量、吸脱附的速度，以及热交换有关。一般多孔性材料能吸附的水量仅为其孔洞内的体积，因吸附性有限而使其难以在吸附热汞的空调应用上担当大任。现有材料存在吸附量不高及吸附速率过慢问题，常见改善手法为增加比表面积、加大孔洞尺寸、或增加高热导材料。然而上述方法存在许多问题，比如材料热传导特性下降、脱附速率降低、孔洞加大造成结构亦崩解，造成循环性降低。

综上所述，目前亟需新的吸附材料以进一步应用于热泵中。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种在吸附量、脱附量与脱附时间方面均优的吸附材料。

本发明的另一目的在于提供一种形成上述吸附材料的方法。

本发明的再一目的在于提供一种利用上述吸附材料的吸附式热泵。

本发明一实施例提供的吸附材料，包括：石墨烯卷，是石墨烯片沿着轴心卷绕而成，且石墨烯卷垂直于轴心的剖面为螺旋状；以及改质剂，接枝至石墨烯卷的层间与外侧上，且改质剂具有亲水基。

本发明一实施例提供的吸附材料的形成方法，包括：(a)混合石墨与插层剂，以形成第一插层石墨；(b)混合第一插层石墨与改质剂后，施加微波至混合物以形成第二插层石墨；(c)将第二插层石墨置于醇类中进行超音波震荡，以形成 吸附材料，其中吸附材料包括：石墨烯卷，是石墨烯片沿着轴心卷绕而成，且石墨烯卷垂直于轴心的剖面为螺旋状；以及改质剂，接枝至石墨烯卷的层间与外侧上，且改质剂具有亲水基。

本发明一实施例提供的吸附式热泵，包括：吸附/脱附部份，具有吸附材料以吸附/脱附制冷剂；蒸发部份，用以蒸发制冷剂，且蒸发部份连接至吸附/脱附部份；以及冷凝部份，用以冷凝制冷剂，且冷凝部份连接至吸附/脱附部份，其中吸附材料包括：石墨烯卷，是石墨烯片沿着轴心卷绕而成，且石墨烯卷垂直于轴心的剖面为螺旋状；以及改质剂，接枝至石墨烯卷的层间与外侧上，且改质剂具有亲水基。

与现有技术相比，本发明的吸附材料在吸附量、脱附量与脱附时间方面均优于现有技术中的硅胶、分子筛4A、以及石墨烯卷与PMAA，可用于热泵中。

附图说明

图1是本发明一实施例中的吸附材料的剖面图；

图2是本发明一实施例中的吸附式热泵的示意图；

图3A、图3B、图4A与图4B是本发明一实施例中的产物的TEM图；

图5是本发明一实施例中的产物于干燥状态与吸水状态的XRD图谱；

图6是本发明实施例中，PMAA、石墨烯卷、与接枝PMAA的石墨烯卷的IR图谱；

图7是本发明一实施例中的不同吸附材料的吸附量对时间的曲线；

图8是本发明一实施例中的不同吸附材料的脱附量对时间的曲线；

其中，符号说明

10 吸附材料； 11 石墨烯卷；

13 轴心； 15 改质剂；

20 吸附式热泵； 21 吸附/脱附部份；

23 制冷剂； 25 蒸发部份；

27 冷凝部份。

具体实施方式

本发明一实施例提供吸附材料的形成方法。首先，(a)混合石墨与插层剂， 以形成第一插层石墨。上述插层剂可为硫酸、过氯酸、硝酸、磷酸、硬脂酸、或上述的组合。举例来说，可将石墨置于插层剂如过氯酸与硝酸的溶液后，搅拌至石墨不再起泡，即得第一插层石墨。