[发明专利]一种33-35℃的有机-无机复合定形相变材料及制备方法

说明书

本发明提供一种33‑35℃的有机‑无机复合定形相变材料及制备方法，属于储能与节能技术领域。本发明利用月桂酸，棕榈酸，Na₂HPO₄·12H₂O为原料制备熔点为28‑34℃，相变潜热为150‑160J/g的相变材料为主储能材料，以膨胀石墨作为骨架封装材料，制备出熔点为33‑35℃，相变潜热为140‑150J/g有机‑无机复合定形相变材料。组成的质量百分含量为35‑45％的月桂酸，15‑25％的棕榈酸，20‑30％的Na₂HPO₄·12H₂O，1‑2％的活性氧化铝，1‑3％的羧甲基纤维素钠，8‑10％的膨胀石墨。该相变材料具有良好的循环稳定性。将其应用于建筑采暖并与峰谷电和风能、太阳能等结合，可解决能量供求在时空上分配不均的矛盾，有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及储能与节能技术领域，特别是指一种33-35℃的有机-无机复合定形相变材料及制备方法。

背景技术

建筑能耗和工业耗能、交通耗能并称我国三大“耗能大户”。以2015年为例，全国建筑能源消费总量为8.57亿吨标准煤，占全国能源消费总量的19.93％。在建筑能耗中，制冷和采暖能耗占比最多，约占建筑总能耗的50％～70％。

传统降耗方法为在墙体外铺设隔热保温层以降低夏季制冷量和冬季供暖量的耗散。近年来，开发具备控温能力的新型建筑材料，已成为建筑节能领域的研究热点。将相变储能材料(PCMs)加入建筑材料中，制成相变储能建筑材料，用其潜热储能来调节室内温度，可进一步提高建筑运行的节能程度。这表现在三方面：(1)利用峰谷电进行蓄放热，平衡电网峰谷电差值，增强电网稳定性，提高能源合理化利用率；(2)与风能和太阳能发电相结合，在发电高峰期将电以热能的形式储存起来，减少弃风弃光现象，降低采暖能耗；(3)有效阻止室内温度大幅度波动，提高居住舒适性。

Sari等人(Solar Energy Mater Solar Cells，2009，93：571-576)制备了棕榈酸/膨胀石墨定型PCMs用于潜热储存应用。通过真空浸渍技术，将棕榈酸吸附于膨胀石墨的孔隙中。测得该材料的相变温度和相变潜热分别为是60.8℃和148.36J/g。经3000次融化/凝固热循环试验表明，复合材料的物理化学性质变化较少。李云涛等人(材料导报B：研究篇，2017，31(2)：91-99)制备的癸酸(CA-LA-SA/EG复合定形PCMs)，其相变温度为38.6℃，相变潜热为123J/g，导热系数为3.57W/(m·K)，PCMs分散均匀，颗粒粒径较小，具有优良的热性能和稳定性。郭静等人(复合材料学报，2016，33(11)：2674-2681)选用LA-PA制备二元低共熔脂肪酸作为储能材料，用废弃稻草和稻草灰提取的生物基SiO₂(b-SiO₂)粉末作为骨架材料，采用熔融浸渗法制备了LA-PA/b-SiO₂定型PCMs。LA-PA被束缚b-SiO₂多孔网络中。随着b-SiO₂含量的增加，LA-PA/b-SiO₂复合PCMs的结晶度降低。LA-PA/b-SiO₂复合PCMs具有良好的相变性质和热稳定性，相变潜热在67.3～146.0J/g之间。现阶段多单独利用有机相变材料作为主储能材料，成本偏高，且存在一定的过冷度，影响蓄放热效率。在有机相变材料中，加入部分无机相变材料可以有效降低成本，并进一步减小过冷度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有机-无机复合定形相变材料及制备方法，制备熔点在33-35℃，相变潜热在140-150J/g的有机-无机复合定形相变材料。