[发明专利]一种制备金属包壳高温相变储热微胶囊的方法以及由此得到的储热微胶囊

说明书

本发明涉及一种制备金属包壳高温相变储热微胶囊的方法，包括：提供直径为20‑2000μm的金属相变材料微球；将所述金属相变材料微球装入高温流化床化学气相沉积装置的反应管中，通入惰性气体以使得所述金属相变材料微球形成稳定的喷动状态，调节温度至第一裂解温度；切换氢气和第一金属前驱体的混合气体，使得所述第一金属前驱体在所述第一裂解温度下裂解以形成第一金属，且该第一金属沉积包覆在金属相变材料微球的外表面以形成第一金属包壳微球；切换惰性气体并降低温度至室温，得到金属包壳高温相变储热微胶囊。本发明还提供一种由此制备的金属包壳高温相变储热微胶囊。根据本发明的方法，工艺简单、成品率高，适合大规模生产。

技术领域

本发明涉及相变储热材料技术领域，更具体地涉及一种制备金属包壳高温相变储热微胶囊的方法以及由此得到的储热微胶囊。

背景技术

目前太阳能聚光式热发电和工业余热回收都迫切需要开发800℃以上的高温相变材料。太阳能热利用和工业余热资源均具有间歇性和非稳态的特点，容易造成能量供需在时间和空间上不匹配的问题，回收利用困难。因此储热技术成为工业余热大规模回收利用和太阳能热利用的关键。

相变储热具有储热密度高、相变温度恒定、相变前后体积变化小等优点。高温相变材料体系主要包括熔盐和金属。相比熔盐，金属具有热导率高、热膨胀小、不易相分离等优势，是高温相变材料的优选。但和熔盐一样，金属在熔融状态时也具有腐蚀性，对其有效封装成为其实际应用的瓶颈问题。另外，封装能有效增大传热面积，控制相变时的体积变化，减少对外部环境的危害。

将金属固-液相变储热材料封装在耐高温、耐腐蚀的微胶囊中是一种增加固-液相变储热材料的安全性的有效办法。已有一些工作提出了金属包壳的制备方法，例如专利CN103273062B；文章Jacob,R.；Bruno,F.,Renewable and Sustainable Energy Reviews2015,48,79-87；Ma,B.；Li,J.Applied Energy 2014,132,568-574.等，其均公开了金属包壳的相变储热胶囊的制备方法。但是，这些制备方法应用单一，只针对特定的金属材料，对于一些特定的金属则无法实现。因此亟需开发适用面更广的相变储热胶囊金属包壳的制备方法。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种制备金属包壳高温相变储热微胶囊的方法以及由此得到的储热微胶囊。

本发明提供一种制备金属包壳高温相变储热微胶囊的方法，包括步骤：S1，提供直径为20-2000μm的金属相变材料微球；S2，将所述金属相变材料微球装入高温流化床化学气相沉积装置的反应管中，通入惰性气体以使得所述金属相变材料微球形成稳定的喷动状态，调节温度至第一裂解温度；S3，切换氢气和第一金属前驱体的混合气体，使得所述第一金属前驱体在所述第一裂解温度下裂解以形成第一金属，且该第一金属沉积包覆在金属相变材料微球的外表面以形成第一金属包壳微球；以及S4，切换惰性气体并降低温度至室温，得到金属包壳高温相变储热微胶囊。

根据本发明的制备金属包壳高温相变储热微胶囊的方法，其通过化学气相沉积来实现对金属相变材料微球的包壳，不仅工艺简单，成品率高，适合工业化生产，而且并不针对特定的金属，适用面广。特别地，对于利用现有的例如电化学等方法无法形成的例如三高金属包壳而言，本发明的方法提供了全新的思路。同时，相对于利用现有的例如电化学等方法可以形成的例如铬、镍、铁等包壳而言，本发明的方法制备效率更高，适用面更广，具有显著的优势。实际上，就算考虑到三高金属非常适用于相变储热胶囊的包壳，但是由于三高金属包壳利用传统的方法是无法完成的，因此很容易被抛弃。本发明首创性地利用化学气相沉积来实现三高金属包壳，是完全意想不到的。