[发明专利]一种可用于相变储能的糖醇微胶囊及其制备方法

说明书

发明公开了一种可用于相变储能的糖醇微胶囊，粒径在140‑300纳米。可用于相变储能的糖醇微胶囊的制备方法是通过在15ml的糖醇饱和水溶液中加入5‑6ml的3‑氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)和7‑11ml正硅酸乙酯(TEOS)用于改变其包覆率以及壳层的厚度；再通过重结晶的方式制备糖醇相变纳米胶囊，使核心在多次溶解和结晶过程；同时在水相中加入氧化石墨烯。本发明方法原料简单、易于操作、产量较高、耗时较少，体系中没有加入酸碱，避免核心受损。热稳定性和导热性能较好，克服了原核心的作为相变材料的缺点。

【技术领域】

本发明涉及相变材料领域，具体是一种可用于相变储能的糖醇微胶囊及其制备方法。

【背景技术】

为了提高能源利用效率，协调能源供需关系，相变材料蓄热已成为一个重要的研究领域；相变材料在电子制冷、太阳热能能量存储系统等领域的应用越来越受到重视。多元醇(糖醇)是一种重要的用于蓄热的储能相变材料，它具有熔点范围广、能量密度高、无腐蚀性、高热稳定性的优点，但其易氧化且结晶转变时很难避免升华。甘露醇是糖醇中的一种，其分子式是C₆H₁₄O₆，分子量为182.17，易溶于水，相变区间在166℃-170℃左右。肌醇也是糖醇中的一种，熔点约253℃。其相变含有较大的焓值，可用做工业相变储能材料。但其作为相变材料使用时容易被氧化、高温时易升华、导热系数较低，和相变时易粘连反应仪器。而微胶囊技术可以将成壳无机材料把固体包覆成具有核壳结构微粒，因而克服糖醇相变材料的应用局限性。

现有技术制备糖醇相变微胶囊，都是加酸碱来加速反应的生成，这样同时也伤害了核心材料，使其相变效果变差，制备出的胶囊粒径较大且高达微米级。胶囊含有较多杂质或者热稳定效果较差，产率低且时间较长。改进的现有技术能避免加酸碱将糖醇用二氧化硅包封，使其能很好的避免原糖醇作为相变材料的缺点；另外在工程实际应用中，提高导热系数也是一个重要的缺点，导热性能以及热稳定性都比较差。

【发明内容】

本发明的目的在于克服以上所述现有技术存在的不足，提供一种晶粒为纳米级别且分布均匀无杂质，导热系数得到提高的可用于相变储能的糖醇微胶囊。

本发明的第二目在于提供一种可用于相变储能的糖醇微胶囊的制备方法，该方法过程简单，成本低廉，易于操作。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种可用于相变储能的糖醇微胶囊，粒径在纳米级别，大小140-300纳米，应用于中温储能。

优选的，所述可用于相变储能的糖醇微胶囊的粒径在160-230 纳米。

一种可用于相变储能的糖醇微胶囊的制备方法，通过在15ml的糖醇饱和水溶液中加入5-6ml的3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)和 7-11ml正硅酸乙酯(TEOS)用于改变其包覆率以及壳层的厚度；再通过重结晶的方式制备糖醇相变纳米胶囊，使核心在多次溶解和结晶过程，细化和纯化核心的粒径，使得整个胶囊的粒径在纳米级别；同时在水相中加入氧化石墨烯，使其自聚集在核心的表面，增强胶囊的导热性能。

优选的，一种可用于相变储能的糖醇微胶囊的制备方法，其包括的步骤如下：

(1)配制糖醇饱和水溶液：在容器中加入去离子水，加热到 30-70℃；再向容器中逐渐加入糖醇，搅拌到待其出现不溶解现象配制成糖醇饱和水溶液；将糖醇饱和水溶液放置20-25℃环境使其缓慢结晶，待全部结晶后又加热搅拌溶解至少一次，配制成饱和溶液；

(2)水相制备：在15ml糖醇饱和水溶液中加入0.1-0.2g吐温 80分散剂搅拌均匀，然后再加入质量浓度为0.4％的氧化石墨烯水溶液添加量为3-5ml搅拌均匀；

(3)油相制备：向另一个容器中加入60-65ml环己烷，然后加入0.5-0.6g搅拌均匀；

(4)将水相和油相混合，温度控制在30-70℃搅拌均匀，制备分散均匀稳定的油水混合体系；