[发明专利]一种高温相变蓄热微胶囊及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高温相变蓄热复合材料技术领域。具体涉及提供一种高温相变蓄热微胶囊及其制备方法。

背景技术

蓄热技术是利用蓄热材料将暂时不需要的热量储存，等需要热量时，再将热量释放出来的一种储能技术。蓄热技术解决了热量供给与需求的时间差矛盾，提高了热量的利用，因此可用于电力负荷的削峰填谷、太阳能的储备、工业余热的回收等，以达到发展新能源、节约旧能源的目的。

蓄热技术的核心问题是蓄热材料的制备和应用，其中相变蓄热材料因其储能高，相变温度可调而成为具有很好潜力的蓄热材料。但相变蓄热材料因在相变时易产生相变介质泄露、体积变化等问题，从而限制了相变蓄热材料的实际应用。将相变材料制备成相变蓄热微胶囊是解决上述问题的主要技术之一。相变蓄热微胶囊由相变材料为核、包覆材料为壳构成。由于相变蓄热微胶囊具有无腐蚀性、防介质泄漏、蓄热密度较大、相变时恒温等优点而成为近年来研究的热点。

相变材料按相变温度分类，其中相变温度在500℃以上的相变材料称为高温相变材料。铝及铝硅合金属于高温相变蓄热材料中的一种，具有导热性好、热稳定性较好、相变潜热大、导热系数大和蓄热密度高等优点。若将铝或铝硅合金作为相变蓄热微胶囊的核，则对包覆材料有如下要求：耐,腐蚀性好、周期稳定性好，温度应力强度高，抗氧化性好。

近年来，一些学者对铝及铝硅合金作为相变蓄热材料开展了一些研究，公开了一些含有铝或铝硅合金的复合相变蓄热材料。如“一种高温复合相变蓄热材料及其制备方法”（201310175016.1）专利技术，该技术采用白泥、高铝矾土和铝粉为原料，直接混合后压制成型，高温焙烧，制得一种高温复合相变蓄热材料；“一种具有相变蓄热功能的金属陶瓷及其制备方法”（201310293700.X）专利技术，以铝硅合金粉、刚玉粉为原料，以氧化镁为烧结助剂，经干法球磨、成型、焙烧，制得一种具有相变蓄热功能的金属陶瓷。上述技术方法皆是将相变材料作为原料直接用于复合相变蓄热材料的制备中，利用相变材料在发生相变时的吸热和放热实现蓄热目的。但是这种直接混合成型的方法在焙烧过程中铝或铝硅合金粉熔化后极易泄露及溢出，而且液相的铝或者铝硅合金也会降低材料的高温物理性能。

也有一些学者对铝或铝硅合金相变蓄热微胶囊的制作进行了研究：“一种Al/Al₂O₃蓄热材料及其制备方法”（201010127955.5）专利技术，以铝粉为原料，用雾化后氧气气氛冷却法制备了Al₂O₃包裹Al粉的核壳式复合相变蓄热材料。此种核壳结构的复合相变蓄热材料对设备要求高，制备工艺复杂，难于控制，制备的壳层较薄，难以满足强度要求。文献（Nomura T, Sheng N, Zhu C等．Microencapsulated phase change materials with high heat capacity andhigh cyclic durability for high-temperature thermal energy storage andtransportation．Applied Energy, 2017, 188:9-18.）报道，利用两步法（水热法+煅烧）制备了Al₂O₃包裹铝硅合金粉的微胶囊相变蓄热材料。但是此种微胶囊制备过程复杂，且第一步制备的壳层结构疏松，因此第一步制备出的胶囊不能直接应用。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种原料成本低、制备工艺简单和容易实现工业生产的高温相变蓄热微胶囊制备方法；所制备的高温相变蓄热微胶囊能提高热量的利用率和利用效率，使用温度高。

为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：

步骤一、按铝硅合金粉∶聚羧酸类减水剂的质量比为100∶（0.01~2.5），将所述铝硅合金粉和所述表面改性剂搅拌均匀，制得混合料。

步骤二、在20~100℃水浴和搅拌条件下，向所述混合料中匀速加入浓度为30~80wt%的磷酸二氢铝溶液，磷酸二氢铝溶液加入后继续搅拌1~30min，制得混合料浆。

所述铝硅合金粉∶所述磷酸二氢铝溶液的质量比为100∶（3~100）；匀速加入是指向铝硅合金粉含量为每千克的混合料中加入的所述磷酸二氢铝溶液为0.1~5L/min。