[发明专利]一种碳基复合相变储能材料及其制备方法

说明书

本发明是关于一种碳基复合相变储能材料及其制备方法，该方法包括如下步骤：以碳酸锂和硝酸钾为原料，混合均匀后加热，得到碳酸锂‑硝酸钾的混合熔盐；向该混合熔盐中加入氯化钾，加热，得到低熔点共晶熔盐；将该共晶熔盐研磨至粉状，添加石墨烯，混合均匀，得到石墨烯/共晶熔盐粉末，将该石墨烯/共晶熔盐粉末与可膨胀石墨基质混合均匀，得到石墨烯/混合熔盐粉末；将该石墨烯/混合熔盐粉末冷压成型，得到形状规则的样品；将该样品烘干，冷却至常温，修型，得到碳基复合相变储能材料。本发明将石墨烯加入到共晶盐介质中，在保留共晶熔盐的较高潜热的前提下，提高了相变介质的导热系数，具有优异的热量存储效率。

技术领域

本发明属于复合相变储能材料的制备技术领域，具体涉及一种碳基复合相变储能材料及其制备方法。

背景技术

随着世界人口的增加，人类对于现代工业产品的需求量也日益巨大，规模化工业生产产生大量的工业废烟气。工业烟气的排放不仅造成了能源浪费，而且带来了日趋严重的环境污染问题。根据余热温度的高低，烟气可以分为高温烟气(600℃)、中温烟气(230～600℃)和低温烟气(230℃)。在利用相变储热技术对余热资源进行回收利用的过程中，高温、低温烟气的余热利用情况相对较好，而中温烟气的余热利用率较低。

目前，国内外学者利用相变储能技术对烟气的余热回收做了一些研究，已研究的工作介质囊括有机类与无机类。其中有机类工作介质主要有石蜡类、聚乙二醇以及乙酰胺等脂肪酸类，大部分有机类工作介质的相变温度低于150℃，熔融潜热低于150J·g^-1；无机类工作介质主要有硝酸盐、氯化盐、氟化盐类，该无机类工作介质的相变温度较高，熔融潜热较大。大多数硝酸盐的腐蚀性小且在500℃以下不会分解，缺点是导热系数相对较低，因此在使用过程中容易产生局部过热。氟化盐与金属容器材料的相容性较好，具有很高的熔点及较大的熔融潜热，属于高温型储热材料，但由液相转变为固相时具有较大的体积收缩，如LiF高达23％，降低了结构稳定性，影响材料的使用性能。作为中温相变储能材料工作介质的备选方案之一，碳酸盐及其混合熔盐非常具有应用潜力，但也存在相变温度相对较高，较低的导热系数致使热量存储效率不高，较强的腐蚀性对封装容器要求较高等缺点。

因此，迫切需要发展一种碳基复合相变储能材料，以克服以上缺点，满足中温烟气余热回收需求。

发明内容

针对现有技术中存在中温相变储能材料热量存储效率不高、不易封装的缺陷，本发明提供了一种碳基复合相变储能材料及其制备方法，该制备方法通过对相关工艺参数的调整，可以获得具有较高的导热系数、固-液相变过程无流动、相变潜热较高等优势的碳基复合相变储能材料。该种材料具有较低的相变温度，较高的热量存储效率，在使用过程中，不会发生腐蚀封装容器现象。利用该种复合相变储能材料可以更好地回收利用中温烟气余热资源，提高能源利用率，推动高耗能企业的节能减排，因而具有广泛的应用前景与经济效益。

为实现上述的目的，本发明采用如下技术方案：

一种碳基复合相变储能材料的制备方法，包括如下步骤：

1)以碳酸锂和硝酸钾为原料，混合均匀后在750-900℃(优选为800℃)下加热1-2h(优选为1h)，得到碳酸锂-硝酸钾的混合熔盐；

2)向步骤1)中得到的混合熔盐中加入氯化钾，在750-850℃(优选为800℃)下加热1-2h(优选为1h)，得到低熔点共晶熔盐；

3)将步骤2)中得到的低熔点共晶熔盐研磨至粉状，加入石墨烯，以300-400r/min的转速磨碎、混合2-3h，得到混合均匀的石墨烯/共晶熔盐粉末；

4)将步骤3)中得到的石墨烯/共晶熔盐粉末与可膨胀石墨基质混合均匀，加95wt％的酒精至浸湿状态(以便于冷压成型)，得到均匀的石墨烯/混合熔盐粉末；

5)将步骤4)中得到石墨烯/混合熔盐粉末冷压成型，得到片状的样品；