[发明专利]一种以木耳炭为定型基体的复合相变储热材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种以木耳炭为定型基体的复合相变储热材料及制备方法，所设计的储热材料组成成分为30‑90wt%相变材料和10%‑70wt%木耳炭基体材料。本发明依次采用低温水热碳化法、KOH高温活化法处理木耳得到木耳炭基体材料，装载硬脂酸相变材料后制得复合相变储热材料。所述储热材料中硬脂酸的最大装载量可达77.51%，潜热值为144.8J g^‑1。本发明所述储热材料各组分稳定、复合效果佳、储热性能优良，制备过程操作工艺简单。

技术领域

本发明属于储热材料制备技术领域，涉及一种以木耳炭为定型基体的复合相变储热材料及制备方法。

背景技术

化石能源的短缺、日益加重的环境问题使人类意识到寻找绿色可再生资源，发展可再生能源应用，成为了当今需要迫切解决的问题。太阳能作为储量最丰富、使用最长久、分布最广泛且无污染的可再生能源已成为世界范围内主要利用对象。但是，由于季节、天气等因素，太阳能资源存在明显的间歇性，因此，太阳能储热技术显得尤为重要。

硬脂酸有机相变材料作为一种的新兴节能储能材料，能够在相变的过程中储存与释放大量潜热，不仅储能密度高(170J g^-1)、而且化学性质稳定、无毒不腐蚀，原料易得，因而广泛应用于太阳能储热技术领域。然而，硬脂酸作为一种固-液相变材料存在相变易流动且导热系数低的缺陷，目前，通过采用多孔基体等定型材料装载硬脂酸可克服缺陷并拓宽其应用范围。生物质具有可再生、成本低廉、来源广泛、机械性能好、结构独特的优势，炭材料作为重要的功能材料其导热系数较高，利用生物质制备多孔炭材料定型基体，可以降低生产成本并提高复合材料储热性能。

发明内容

本发明一种以木耳炭为定型基体的复合相变储热材料，所述储热材料组成成分为30-90wt%相变材料和10%-70wt%木耳炭基体材料。

本发明一种木耳炭基复合相变储热材料，所述相变材料为硬脂酸，所述木耳炭基体材料为经低温水热碳化、KOH高温活化之后的生物质木耳炭。

本发明一种以木耳炭为定型基体的复合相变储热材料，所述木耳炭基体材料，采用低温水热碳化和KOH高温活化处理能提高木耳炭基体在导热性能及微结构特性(比表面积、孔径分布、储存空间、界面状态)等方面具有明显的储热特征优势。

本发明一种以木耳炭为定型基体的复合相变储热材料的制备方法，包括下述步骤：

步骤一 木耳炭的制备

低温水热碳化处理：取干木耳于去离子水中，室温下浸泡1-4h，将浸泡后木耳与去离子水一同置入聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，水热反应12-24h，获得棕褐色粉末，经多次水洗干燥后即得水热炭化木耳；KOH高温活化处理：将水热炭化木耳与KOH固体按比例混合，以惰性气体Ar为保护气，高温条件下反应1-4h，所得初产品经多次水洗干燥后，得到活性木耳炭；

步骤二 以木耳炭为定型基体的复合相变储热材料的制备

按质量百分含量比30-90wt%：10-70wt%混合硬脂酸和步骤一所得活性木耳炭基体材料，然后将混合物置于带抽真空装置的反应容器内，容器抽真空后置于加热型水浴超声仪中，温度80-95℃、负压0.05-0.1MPa反应20-40min，反应完成后平衡压力，取出，自然冷却，获得木耳炭基复合相变储热材料；置于75-90℃条件下热过滤12-24h获得所述复合相变储热材料。

本发明一种以木耳炭为定型基体的复合相变储热材料的制备方法，步骤一中，所述水热反应温度为150-250℃。

本发明一种以木耳炭为定型基体的复合相变储热材料的制备方法，步骤一中，所述将水热炭化木耳与KOH固体按比例1-2：2-5混合。

本发明一种以木耳炭为定型基体的复合相变储热材料的制备方法，步骤一中，所述KOH高温条件下反应1-4h，其反应温度为800-900℃。