[发明专利]一种定型相变储能材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种定性相变储能材料及其制备方法，该定型相变储能材料包括水合盐相变材料、改性多孔支撑材料和包覆材料，包覆材料将水合盐相变材料和改性多孔支撑材料微观包覆，水合盐相变材料吸附在改性多孔支撑材料中。本发明以水合盐为相变储能基体材料，通过多孔吸附和表面包覆双重手段实现定型相变储能材料的制备。本发明中定型相变储能材料的制备方法成本低廉、性能稳定、操作简便，可以完全阻止相变材料“微泄露”的发生，可进一步拓展相变储能材料的应用领域。

技术领域

本发明涉及相变材料技术领域，具体涉及一种定型相变储能材料及其制备方法。

背景技术

相变材料(PCMs)是利用相态变化时的潜热来实现热量的储存、转化和利用的物质，广泛应用于太阳能热利用、电力调峰、废热余热利用、建筑节能与空调节能及航空航天等领域。根据相变方式的不同，PCMs可分为固—固相变材料、固—液相变材料、固—气相变材料、液—气相变材料。其中，固—气相变材料、液—气相变材料虽具有很高的相变潜热，但因在相变过程中产生气体，限制了其实际应用；固—液相变材料较固—固相变材料的相变潜热大，是最具有实用价值的相变储能材料，但该材料也存在体系相变时体积发生变化、液态易泄漏、固态导热性能低等缺陷。

针对材料泄漏及稳定性，目前解决方案可分为两个方面：宏观封装及微观封装(即定型相变储能材料)。其中，宏观封装对于相变储能材料的应用具有一定局限性；定型相变储能材料在相变过程中宏观上不会有流动性，可以一直保持固体形态，无需容器盛装，以实现相变储能材料在相变性能、强化传热、热稳定性、力学性能的协同提升，提高了相变材料的使用效率，拓宽了相变储能材料的使用范围。

常用定型相变储能材料制备方法主要有微胶囊和多孔材料吸附：

(1)微胶囊：利用成膜材料把固体或液体PCMs包覆而形成微粒复合相变材料称为微胶囊相变材料(MCPCMs)。其中，包覆膜称为囊壁或壁材，被包覆的固体或液体称为囊芯或芯材。壁材的包覆能有效解决PCMs的泄漏、相分离以及腐蚀性等问题，同时增大了传热面积，防止了相变物质与周围环境的反应，控制了相变时体积变化，提高了相变材料的使用效率，既可改善相变材料的应用性能、扩展其应用领域，也可为固—液相变材料与高分子结构材料的复合提供可靠的途径。因此，MCPCMs已成为目前最具发展潜力的一类复合相变储热材料。

(2)多孔材料吸附：借助于毛细管效应提高相变材料在多孔介质中封装的可靠性，实现相变材料微观封装。选择多孔介质时通常需要考虑它的结构特点(孔径分布、孔的形状、孔与孔的连接性等)及其与相变储能材料的兼容性。目前可供选择的有天然多孔材料、人工合成多孔材料、炭质载体等。

但从目前的研究来看，微胶囊相变材料的制备与应用还存在以下几点问题：①微胶囊包覆率不高，且存在一定程度的泄漏；②制备工艺复杂，成本较高；③应用领域相对专一。多孔材料吸附由于相变储能材料和多孔材料支撑体之间没有化学键的相互作用，经多次储、放热循环后，在相变过程中材料存在泄漏等问题。

发明内容

为解决上述现有技术中的定型相变材料仍然存在一定程度的泄露问题，本发明提供了一种全新的、结构更稳定的定型相变储能材料及其制备方法。

为了达到上述发明目的，本发明提供一种定型相变储能材料，包括水合盐相变材料、改性多孔支撑材料和包覆材料，包覆材料微观包覆水合盐相变材料和改性多孔支撑材料，水合盐相变材料吸附在改性多孔支撑材料中。

优选地，所述水合盐相变材料为三水合醋酸钠、五水合硫代硫酸钠、六水合氯化钙、六水合氯化镁、六水合硝酸镁、十水合硫酸钠、十二水合磷酸氢钠中的至少一种。

优选地，所述改性多孔支撑材料为多孔天然矿物材料、人工合成多孔材料、炭质载体经预处理之后得到的。

进一步优选地，所述多孔天然矿物材料为硅藻土、蒙脱土、高岭土、膨胀珍珠岩、埃洛石、膨胀蛭石中的至少一种；所述炭质载体为膨胀石墨。