[发明专利]石墨烯泡沫/石蜡相变储能材料制作的太阳能热水器水箱

权利要求书

1.石墨烯泡沫/石蜡相变储能材料制作的太阳能热水器水箱，其特征在于由壳体(1)、水箱内容积(2)、出水口(3)、电加热接口(4)、进水口(5)、排污口(6)、集热器接口(7)、溢流口(8)、排气口(9)组成，其中所述出水口(3)、电加热接口(4)、进水口(5)、排污口(6)、集热器接口(7)、溢流口(8)、排气口(9)按现有市售家用太阳能热水箱结构设计制作；其中所述水箱内容积(2)对应相同供洗浴人数的现有市售太阳能热水箱内容积减少一倍设计制作；其中所述壳体(1)选用石墨烯泡沫/石蜡相变储能材料，按表1所述型号及其技术参数制作为圆柱体水箱壳体，取代现有家用太阳能热水箱由外壳(1-1)+保温层(1-2)+内胆(1-3)三层不同材料制作的壳体，实现在供洗浴人数相同的前提下，水箱净重减轻12~42%，水箱总重减轻42~48%，基本消除储存的剩余水，达到在单循环家用太阳能热水器中，实现双循环太阳能热水器储热与供热统一的技术效果；

表1 本专利与现有市售家用太阳能热水箱技术参数测算对比表

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2.根据权利要求1所述石墨烯泡沫/石蜡相变储能材料制作的太阳能热水器水箱，其特征在于所述石墨烯泡沫/石蜡相变储能材料是一种能够实现传热与储热一体化的多功能材料，它以熔解热高、储能密度大、相变时蒸汽压低、结晶时自成核无析出无过冷现象、化学性质稳定、无毒、无味、疏水、价格低廉的石蜡相变材料作为水箱壳体1的储能工作介质，以导热系数高、孔隙率高、比表面积大、强度高、稳固性好、耐水性好、密度低、成型易的三维多孔连通网络结构的石墨烯泡沫材料作为水箱壳体2的支撑骨架，通过真空浸渍法或自然吸附法将液态石蜡充填吸附在石墨烯泡沫孔隙中，复合为水箱壳体1用的石墨烯泡沫/石蜡相变储能材料，具体性能与规格指标依表1所述水箱技术参数要求选用或定制，一是石墨烯泡沫/石蜡相变储能材料体积比：石墨烯泡沫占10%，液态石蜡占90%；二是石墨烯泡沫性能：选用密度0.25g/cm³±、孔径在亚微米至数百微米范围可调、孔隙率≥90%且连通、支撑自身重量与储水重量以上的负载；三是石蜡性能：选用60号食品级石蜡、比热0.8kcal/kg•℃、熔解热60kcal/kg、液态密度0.77g/cm3、固态密度0.9 g/cm3、液-固相变时体积收缩率≈15%、熔点61-62℃；四是石蜡与水的储热比，以本专利选用的60号石蜡为例，经测算，相同储热温度下，1m³体积的石蜡相变材料放在储水箱中，相当于储水体积的2.5倍的储热量；四是石墨烯泡沫/石蜡相变储能材料性能：选用导热系数4.0w/m·k±(为60号液态石蜡导热系数的10倍以上)、密度1.06g/cm³、热扩散系数>900mm²/s的微观液-固相、宏观固-固相的定形储能材料。

3.根据权利要求1所述石墨烯泡沫/石蜡相变储能材料制作的太阳能热水器水箱，其特征在于所述石墨烯泡沫/石蜡相变储能材料制作的太阳能热水器水箱壳体壁厚度与壁重量测算确定方法是：以表1所述水箱技术参数与石墨烯泡沫/石蜡相变储能材料的具体性能指标数值为基准，用空心圆柱体容积与容重的计算式，测算本专利太阳能热水箱的壳体壁厚度与重量，其结果示于表2：

表2 石墨烯泡沫/石蜡相变储能太阳能热水箱壳体壁厚度与重量测算表

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4.根据权利要求1所述石墨烯泡沫/石蜡相变储能材料制作的太阳能热水器水箱，其特征在于所述石墨烯泡沫/石蜡相变储能材料制作的太阳能热水器水箱壳体壁储热量测算确定方法是：以表2所述本专利太阳能热水器水箱壳体技术参数与石墨烯泡沫/石蜡相变储能材料的具体性能指标数值为基准，测算不同型号水箱壳体壁储热量，结果示于表3：

表3 石墨烯泡沫/石蜡相变储能太阳能热水箱壳体壁储热量测算表

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