[发明专利]一种陶瓷基高导热复合相变储热材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种陶瓷基高导热复合相变储热材料及制备方法，其原料组成质量百分比为：无机盐50%‑70%，氮化铝20‑50%，水5%‑15%。首先按照配方比例称取无机盐、氮化铝搅拌均匀，加水混合后成型，制备复合相变储热材料前驱体；然后将前驱体密封包装置于鼓风干燥箱中低温反应制备生坯；最后将生坯加热烧结得到陶瓷基高导热复合相变储热材料。本发明通过原位反应的方法一步制备导热陶瓷基骨架，在封装共晶相变盐的同时大大增强了复合相变材料的导热性，热导率可达4W/m·K以上；由于采用了微米级的原料可显著降低生产成本，具备工业化生产的潜力。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷基高导热复合相变储热材料及制备方法，属于相变材料制备技术领域。

背景技术

随着能源供给日趋紧张以及环保压力日渐增大，相变材料因其独特特性受到人们高度重视，并在越来越多的领域得到应用，如居民供暖、蒸汽生产、余热回收等。相变蓄能技术的基本原理是通过材料等温的相变过程将能量储存起来，待需要时再将能量释放出来使用，是解决能源空间和时间不匹配的重要手段。

在相变材料体系中，无机盐拥有较为合适的熔点以及较大的相变潜热，引起了各界广泛关注。但无机盐相变材料在使用过程中需要解决两个问题，一是材料封装，降低对金属件腐蚀的同时方便模块化安装；二是加强导热，提高充放热功率，防止局部超温。目前常见的技术手段是复合纳米级吸附材料以及石墨，但不足以满足生产需要，一方面是因为纳米级吸附材料价格较贵，另一方面是因为石墨封装工艺较高容易存在安全隐患。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供一种陶瓷基高导热复合相变储热材料及制备方法，通过原位反应一步制备高导热陶瓷骨架，得到一种导热率高、循环稳定性好的实用型相变储热材料。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明一方面提供一种陶瓷基高导热复合相变储热材料，各组分按质量百分比为：

无机盐50％-70％，

氮化铝20-50％，

以及，

水5％-15％。

进一步的，所述无机盐为Na₂CO₃、Li₂CO₃、CaCO₃、NaCl、KCl中的一种或几种混合制得。

进一步的，所述氮化铝为工业级，粒度为1-100μm。

本发明另一方面提供一种陶瓷基高导热复合相变储热材料制备方法，包括：

(1)按照原料比例称取无机盐、氮化铝搅拌均匀，加水混合后成型，制备复合相变储热材料前驱体；

(2)将所述制备的前驱体密封包装，置于鼓风干燥箱中低温反应制备生坯；

(3)将所述制备的生坯置于马弗炉中，加热烧结得到陶瓷基高导热复合相变储热材料。

进一步的，所述原料按质量百分比为：无机盐50％-70％，氮化铝20-50％，水5％-15％。

进一步的，所述无机盐为Na₂CO₃、Li₂CO₃、CaCO₃、NaCl、KCl中的一种或几种混合制得。

进一步的，所述成型压力为20-40MPa，保压时间1-5min。

进一步的，所述鼓风干燥箱设定温度为40～80℃，反应时间为12～24h。