[发明专利]一种基于碱改性粉煤灰的复合相变材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于碱改性粉煤灰的复合相变材料及其制备方法，该复合相变材料由碱改性粉煤灰与相变材料混合得到，其中所述碱改性粉煤灰由碱液与粉煤灰混合后加热搅拌再后处理得到。本发明提供的复合相变材料负载相变材料量大，热稳定性高，产物形状稳定，不易泄露，并且因为Al₂O₃的相对含量提高，增大了相变材料的导热率，提高了热传输效率，所制备的复合相变材料具有良好的储能性能，满足相变材料的应用要求。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种基于碱改性粉煤灰的复合相变材料及其制备方法。

背景技术

随着工业的快速发展和人口的增长，全球能源危机和温室效应也日益凸显。为了缓解这些压力，避免对化石燃料的过度依赖，开发利用可再生能源，特别是用之不竭、资源丰富、清洁的太阳能已成为一个热门话题。然而，随着发电周期的变化，太阳能是不连续的。因此，近年来太阳能储能材料的发展引起了人们极大的兴趣。相变材料具有在特定温度下熔化和凝固过程中储存和释放大量能量的能力。热能储存不仅减少了能源供需之间的不匹配，而且提高了能源系统的性能和可靠性，在节约能源方面发挥着重要作用。

根据相变材料的不同，可将相变材料分为有机相变材料和无机相变材料。有机相变材料的优点是相变温度点范围广、热值高、不存在过冷现象、化学稳定性好、可循环性好、与其他材料的相容性好；缺点是导热系数低、相变中体积变化相对较大、易燃。无机相变材料的优点是热值高、导热系数较高、相变过程中体积变化较小、成本低；缺点是大部分存在过冷现象、具有一定的腐蚀性。因此，合理的应用相变材料的优点，改善它的不足，使相变材料在能源方面发挥着越来越重要的作用。目前，相变材料在建筑、智能纺织品、余热回收、空调系统、电子/电池热管理、太阳能转换等领域有着巨大的应用潜力。

由于能源成本的增加和核能发展不完善，煤仍是一种重要的化石燃料，有着广泛的应用。粉煤灰是燃煤电厂在煤燃烧后收集下来的废弃物，主要成分为SiO₂、Al₂O₃和CaO等。粉煤灰长期以来主要用于建材制品、道路工程、大坝工程等。近年来由于建材市场萎缩，粉煤灰的综合利用率也明显下降。粉煤灰不仅占用土地资源，而且污染环境：粉煤灰粒度较细，容易随风飞扬，使空气中的悬浮颗粒增多，能见度降低，影响空气质量，造成粉尘污染；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。因此开发利用粉煤灰的新途径显得尤为重要。

粉煤灰中含有少量具有交换特性的微粒，使其具有一定物理吸附和化学吸附性能，对有机物具有一定的吸附能力。但粉煤灰微观结构为实心的微球颗粒，对有机物的吸附依赖于表面张力，吸附量低，对相变材料直接利用价值有限。本发明通过选择特定的工艺条件，碱刻蚀粉煤灰表面的SiO₂，使其表面变为均匀连续孔隙结构，这种均匀连续孔隙结构不仅提高了比表面积，并且在与相变材料复合时可作为微容器，它对于相变材料有很强的毛细管作用力，增加了对相变材料的作用力，提高了相变材料的吸附位点，增大了吸附量，提升了复合相变材料的热稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种基于碱改性粉煤灰的复合相变材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种基于碱改性粉煤灰的复合相变材料，其由碱改性粉煤灰与相变材料混合得到，其中所述碱改性粉煤灰由碱液与粉煤灰混合后加热搅拌再后处理得到。

按上述方案，所述碱改性粉煤灰与相变材料质量比为1：0.1～1。

按上述方案，所述相变材料选自有机相变材料鲸蜡烷、十八烷、石蜡、己二酸、癸酸、月桂酸、棕榈酸、硬脂酸、赤藻糖醇、D-甘露醇、邻苯二甲酸酐、尿素、乙酰胺、邻苯二甲酸酐、聚乙二醇、高密度聚乙烯或无机相变材料六水氯化钙、十水硫酸钠、五水硫代硫酸钠、三水乙酸钠、八水氢氧化钡、六水氯化镁、六水硝酸镁、草酸二水合物。