[发明专利]基于氧化石墨烯二氧化钛包覆石蜡的相变流体及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201810064460.9 申请日: 2018-01-23
公开(公告)号: CN108251067B 公开(公告)日: 2021-03-09
发明(设计)人: 马晓春;刘延君;肖帆;刘函;张林 申请(专利权)人: 浙江工业大学
主分类号: C09K5/06 分类号: C09K5/06
代理公司: 杭州杭诚专利事务所有限公司 33109 代理人: 尉伟敏
地址: 310014 浙*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 基于 氧化 石墨 钛包覆 石蜡 相变 流体 及其 制备 方法
【说明书】:

发明公开了基于氧化石墨烯二氧化钛包覆石蜡的相变流体及其制备方法,所述流体由以下质量分数的组分组成:微胶囊、分散剂和水,各组分的质量分数为:微胶囊1~10%、分散剂1~3%,余量为水;微胶囊以石蜡为相变材料,以氧化石墨烯修饰的二氧化钛为包覆石蜡的外壳,利用原位聚合法在非水乳液体系中制备得到。利用二氧化钛包覆石蜡和氧化石墨烯的修饰防止了石蜡在其相变过程中泄漏,提高了相变材料的热导率、热稳定性和光吸收性能,通过将该微胶囊分散在水中,进而提高了传统热转换流体的热储存能力、导热性能和光热转换性能,从而制备出一种用于直接吸收式太阳能集热器的新型热转换相变流体,可有效避免传统太阳能集热器的热损耗。

技术领域

本发明涉及一种具有光热转换功能的微胶囊相变流体,尤其涉及基于氧化石墨烯二氧化钛包覆石蜡的相变流体及其制备方法。

背景技术

现如今,人们对于不可再生的化石能源的使用量日益增大,但是由于能源产量的限制迫使人们急切地寻求高效、可再生、无污染的可替代能源。太阳能,作为一种可再生能源吸引着广大的学者的研究用于替代化石能源,太阳能集热器是目前利用最普遍的用于储存太阳光辐射能量的装置。而其中直接吸收式太阳能集热器(DASC)是70年代兴起的一种可以通过内部热转换流体直接储热和传热的太阳能储能装置,它可以有效避免传统集热器表面涂层与内部传热介质因温度差而带来的热损耗,从而有着较传统集热器更高的太阳能利用效率,而目前的直接吸收式集热器的热转换流体大多是水、乙二醇等对太阳光吸光性差的介质,并且这些介质是以显热的形式吸收太阳能,热储存性能较差,如何改善热流体的光热转换性能和热物性是提高直接吸收式太阳能集热器对太阳能利用效率的关键。

相变材料是指在相变过程中通过其相变潜热吸收和释放热量的材料,因其具有较高的潜热密度和相态变化过程几乎温度恒定的特点被学术界和工业广泛应用于热能储存和调温领域。石蜡作为最广泛商业用途的有机相变材料,具有无腐蚀性、化学性质稳定、无过冷、较高的相变潜热和价格低廉等优点,但是由于其低的热导率和融化过程的泄露问题不适合直接用于实际应用中,而微胶囊封装技术就可以很好的解决这个问题。目前的相变材料微胶囊化方法有喷雾干燥、界面聚合,原位聚合等方法,与传统的相变复合材料相比,微胶囊技术可以使相变材料封装在有机或者无机材料的外壳中形成固体微球,从而能够有效防止相变材料相变过程的泄露问题的出现,并且与有机材料相比,无机材料作为壁材封装相变材料有着更高的热导率、热稳定性和机械强度,从而能够使得微胶囊相变材料有更好的性能。近些年来,不断有相关文章报导无机材料封装的相变微胶囊材料,例如,Chai 等【Luxiao Chai, Xiaodong Wang, Dezhen Wu. Development of bifunctionalmicroencapsulated phase change materials with crystalline titanium dioxideshell for latent-heat storage and photocatalytic effectiveness [J]. AppliedEnergy. 2015. 138. 661-674】通过在非水乳液体系中用原位聚合方法制备了结晶二氧化钛包覆正二十烷双功能微胶囊相变材料,其产品经过DSC测量的相变焓值达152.50J/g,经100次循环稳定,表明该产品是一种稳定的相变储能材料,并通过光催化降解亚甲基蓝和杀菌的实验证明了其具有光催化性能;Zhang 等【Kunjie Yuan,Huichun Wang,Jian Liu,Xiaoming Fang, Zhengguo Zhang. Novel slurry containing graphene oxide-graftedmicroencapsulated phase change material with enhanced thermo-physicalproperties and photo-thermal performance [J]. Solar Energy Materials SolarCells. 2015. 143. 29-37】通过在水乳液体系中用原位聚合的方法制备了氧化石墨烯修饰二氧化硅包覆石蜡微胶囊相变材料,该微胶囊的相变焓值为87.1J/g,并且经测试,氧化石墨烯修饰二氧化硅包覆石蜡微胶囊分散到水中所得相变流体较未添加微胶囊的纯水的热导率、比热容和光热转换性能都有所提高,进而可以推出该相变流体太阳能利用效率将会提高。通过微胶囊的相变潜热特性和热稳定性与热转换流体相结合不仅可以提高热转换流体的热储存能力、热导率,还能提高其光热转换性能,从而能够获得更高的太阳能利用效率。

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