[发明专利]一种复合材料相变蓄热球及其制备方法

说明书

本发明涉及一种复合材料相变蓄热球及其制备方法。其技术方案是：将铝硅合金粉置于成球机中，间歇式喷洒磷酸二氢铝溶液，制得铝硅合金球。向所述铝硅合金球喷洒表面改性剂，再于成球机中加入α‑Al₂O₃粉，滚动成球，得到复合材料相变蓄热球坯体。向所述复合材料相变蓄热球坯体喷洒去离子水，10～30s后加入α‑Al₂O₃粉，滚动，得到复合材料相变蓄热球坯Ⅰ。重复复合材料相变蓄热球坯Ⅰ的制备过程至复合材料相变蓄热球坯体n的直径与所述铝硅合金球的直径比为6∶(1～5)。将所述复合材料相变蓄热球坯n置于马弗炉中，在800～1500℃保温2～8h，制得复合材料相变蓄热球。本发明工艺简单和成本低；所制制品的热量利用率大、使用温度高和壳层强度大。

技术领域

本发明属于相变蓄热球技术领域。具体涉及提供一种复合材料相变蓄热球及其制备方法。

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，提高了热量的利用率，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球是解决上述问题的主要技术之一。相变蓄热球由核体材料和壳层材料构成，其中核体材料为相变材料。由于相变蓄热球具有无腐蚀性、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。

近年来，一些学者对相变蓄热球开展了一些研究。如“一种包裹陶瓷相变材料的蓄热球的制备方法”(201010119544.1)专利技术，该专利技术采用SiC粉、长石粉和高岭土为原料，制备出球形壳体，SiC和低温熔块作为封装剂，石蜡丸作为核体材料，从而制备出包裹相变材料的陶瓷蓄热球，但是此方法制备的陶瓷蓄热球中的相变蓄热材料为石蜡，属于有机物相变材料，只能适用于低温条件下的相变蓄热，并且制作方法复杂；“原位合金‐氧化物复相蓄热耐火材料及其制备方法”(201610687518.6)专利技术和“一种合金‐氧化物复相蓄热耐火材料及其制备方法”(201620687516.7)专利技术，皆以铝粉和硅粉为原料，分别用不同方法制备成合金球，用硅烷偶联剂为合金球涂层，一层合金涂一层硅烷偶联剂，最后用氧化物作为壳层，制备出原位合金‐氧化物复相蓄热耐火材料，但是此方法制备工艺过于复杂，而且用到的硅烷偶联剂属于有机物，在加热过程中易挥发造成氧化物壳层破裂。

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复合材料相变蓄热球制备方法；所制备的复合材料相变蓄热球能提高热量的利用率、使用温度高和壳层强度大。

为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：

步骤1、将铝硅合金粉置于成球机中，在转速为30～100r/min条件下，向所述铝硅合金粉每隔1～5min喷洒一次磷酸二氢铝溶液，每次喷洒时间为0.5～3s，喷洒4～10次，得到铝硅合金球。

所述磷酸二氢铝溶液的浓度为30～80wt％，所述磷酸二氢铝溶液的喷洒量为所述铝硅合金粉的1～10wt％。

步骤2、将所述铝硅合金球进行筛分，再向筛上铝硅合金球喷洒表面改性剂，喷洒后保持0.5～2min，得到表面改性的铝硅合金球；所述筛上铝硅合金球∶所述表面改性剂的质量比为100∶(1～10)。