[发明专利]一种三元复合矿物微球基相变储热材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种三元复合矿物微球基相变储热材料及其制备方法和应用。制备方法包括如下步骤：凹凸棒石、膨胀珍珠岩、石墨、分散剂和水混合搅拌，超声得到凹凸棒石‑膨胀珍珠岩‑石墨悬浮液；悬浮液通过喷雾干燥后酸活化得到三元复合矿物微球；三元复合矿物微球与相变材料真空浸渍，得到三元复合矿物微球基相变储热材料。将三元复合矿物微球基相变储热材料与建筑骨料混合均匀、加水润湿、成型、脱模和养护，得到矿物基光热转换相变储能建筑材料。本发明整合了不同矿物的特性优势和功能化设计，构筑的三元复合矿物微球充分发挥了凹凸棒石纳米纤维与建筑骨料相容性较好，膨胀珍珠岩负载率较高，石墨光热转换效果较好的优点。

技术领域

本发明涉及化学材料技术领域，尤其涉及一种三元复合矿物微球基相变储热材料及其制备方法和应用。

背景技术

太阳能作为一种开发潜力巨大的新能源和可再生能源，早已引起了世界各国的广泛关注。但是在太阳能的转化和使用过程中，时间和空间上存在供需不匹配的矛盾，限制了太阳能资源的高效利用。储能技术可以很好的解决能源供需平衡问题，实现能量的存储，提高能源利用效率。被动式太阳能建筑在冬季时，它可以满足建筑物的采暖需求；在夏季时，它可以遮挡太阳辐射，同时消散室内热量，从而降低室内温度。因其造价低廉且基本上不需要其它设备的特点，应用前景广阔。

然而，在现有的技术中制备的储能建筑材料导热率较低，能量转换效率较低，工艺复杂，生产成本较高，是制约其应用的关键问题。开发一种能够同时吸收太阳辐射促进光热转化和存储热能的建筑材料，能够提高太阳能的利用效率，降低热能传递过程中的损耗和增加储热效率，从而增强太阳能建筑的节能降耗效果。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种三元复合矿物微球基相变储热材料及其制备方法和应用。

本发明的一种三元复合矿物微球基相变储热材料的制备方法，包括如下步骤：

S1：凹凸棒石、膨胀珍珠岩、石墨、分散剂和水混合搅拌，超声得到凹凸棒石-膨胀珍珠岩-石墨悬浮液；

S2：悬浮液通过喷雾干燥构筑凹凸棒石-膨胀珍珠岩-石墨复合矿物微球；

S3：酸活化凹凸棒石-膨胀珍珠岩-石墨复合矿物微球得到三元复合矿物微球；

S4：三元复合矿物微球与相变材料真空浸渍，得到三元复合矿物微球基相变储热材料。

进一步的，步骤S1中，所述凹凸棒石、膨胀珍珠岩、石墨、六偏磷酸钠和水按如下重量份计：凹凸棒石：8～15份；膨胀珍珠岩： 1～6份；石墨：1～6份；六偏磷酸钠：1～4份；水：100～400份。

进一步的，步骤S1中，搅拌转速均为500～1000r/min，搅拌时间均为30～60min；超声处理时间均为40～80min；所述凹凸棒石的品位大于80％，粒度小于200目；膨胀珍珠岩的粒度小于200目；石墨为导电导热石墨粉，粒度小于800目。

进一步的，步骤S2中，喷雾干燥过程中：喷雾干燥机通针设定 3.0，风机频率设定35.00Hz，进风温度设定150～180℃，蠕动速度 1～6RPM。

进一步的，步骤S3中，酸活化过程主要包括：酸液浸泡、固液分离、洗涤、干燥；其中酸液为H⁺浓度为1～4mol/L的无机强酸的水溶液，浸泡在搅拌中进行，搅拌转速为500～1000r/min，浸泡温度为 60～90℃，浸泡时间为30～120min；步骤S3中，三元复合矿物微球的粒径为1～20μm。

进一步的，步骤S4中，所述相变材料为石蜡、硬脂酸或聚乙二醇，三元复合矿物微球与相变材料的用量关系为：40～55wt.％：45～60 wt.％；步骤S4中，真空浸渍先在室温下抽真空20～40min，然后在 60～90℃下抽真空20～60min。

一种三元复合矿物微球基相变储热材料，采用上述的制备方法制备。