[发明专利]用于能源存储的储光储热型复合相变材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种用于能源存储的储光储热型复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：将聚乙烯醇加入去离子水中，搅拌溶解，得到聚乙烯醇溶液；将交联剂和导热填料混合，超声搅拌，得到第一混合溶液；将第一混合溶液与聚乙烯醇溶液混合，搅拌至分散均匀，得到第二混合溶液；将第二混合溶液先预冷冻至固态，之后冷冻干燥，得到聚乙烯醇基复合气凝胶；将相变材料和蓄光粒子混合，得到相变芯材；将聚乙烯醇基复合气凝胶真空浸入相变芯材中，冷却至室温，即得到储光储热型复合相变材料。本发明提供的复合相变材料具有高相变焓、高导热率、低泄露率、优异储光、储热性能的特点。

技术领域

本发明涉及能源存储技术领域，尤其涉及一种用于能源存储的储光储热型复合相变材料及其制备方法。

背景技术

能源是人类生存与发展必不可少的因素，但人类对能量的利用效率无法达到100％，未被利用的能量大多会以光、热等形式散失，造成巨大的浪费。未来几十年，化石能源仍可能是人类的主要能源，考虑到化石能源的不可再生性及其对地球环境造成的严重后果，对于散失能量的回收再利用，优化提高能源的利用效率十分有必要。

相变材料在发生相态转变的过程中完成热量的吸收和释放，能有效完成余热回收，是一种理想的储能材料。相变材料根据相变方式，可分为固-固、固-液、固-气和液-气相变材料。其中固-液相变材料具有相变潜热大、相变温度范围宽、易控制等优点，但固-液相变材料在实际应用过程中存在着一些明显缺陷，如导热率低、受热不均匀、熔融易泄漏、形状稳定性差、能量储存释放形式单一，仅能储存释放热能等。这些缺点极大限制了固-液相变材料的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种相变焓高、导热率高、泄露率低的用于能源存储的储光储热型复合相变材料，还提供了该储光储热型复合相变材料的制备方法。

本发明提供一种用于能源存储的储光储热型复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：

S1，将聚乙烯醇加入去离子水中，搅拌溶解，得到聚乙烯醇溶液；

S2，将交联剂和导热填料混合，超声搅拌，得到第一混合溶液；

S3，将第一混合溶液与聚乙烯醇溶液混合，搅拌至分散均匀，得到第二混合溶液；

S4，将第二混合溶液先预冷冻，之后冷冻干燥，得到聚乙烯醇基复合气凝胶；

S5，将相变材料和蓄光粒子混合，得到相变芯材溶液；

S6，将聚乙烯醇基复合气凝胶真空浸入相变芯材溶液中，冷却至室温，即得到储光储热型复合相变材料。

进一步地，步骤S1中，聚乙烯醇溶液的浓度为10-30mg/mL，搅拌溶解的温度为85-100℃，搅拌时间为1.5-3h。

进一步地，交联剂选用多聚甲醛、戊二醛、硼酸、硼酸盐、马来酸酐、苯二甲酰氯、苯二甲酸酐、丁二酸酐、苯二甲酸、环氧氯丙烷或氢氧化铜中的任一种，第一混合溶液中交联剂的浓度为2-10mg/mL。

进一步地，导热填料选用MXene、氮化硼、氮化铝、铝粉、铜粉、碳化硅、碳纤维、石墨粉、膨胀石墨、石墨烯纳米片、碳纳米管中的任一种，第一混合溶液中导热填料的浓度为0-20mg/mL。优选地，导热填料选用MXene、氮化硼、氮化铝、石墨烯纳米片、碳纳米管中的任一种。

进一步地，步骤S2中，超声搅拌的温度为20-40℃，时间为10-30min。

进一步地，步骤S3中，导热填料：交联剂：聚乙烯醇的质量比为：(0-10)：1：(3-8)。

进一步地，步骤S3中，搅拌的温度为80-100℃，时间为10-30min。

进一步地，步骤S4中，冷冻干燥的温度为-52—-47℃，真空压力≤80Pa，时间为36-72h；经过冷冻干燥可以使第二混合溶液中冻结的水分子直接升华成为水蒸气逸出。