[发明专利]一种复合相变储热材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种复合相变储热材料及其制备方法。本发明提供的复合相变储热材料，由包括以下质量比组分的原料制得：50％～70％NaCl‑Na₂SO₄共晶盐，25％～35％膨胀蛭石，2％～5％气相二氧化硅，0.1％～15％导热增强填料。本发明利用气相二氧化硅改性膨胀蛭石，并引入NaCl‑Na₂SO₄共晶盐和导热增强填料，以上物料以一定比例搭配并通过一定的手段制备成复合相变储热材料。本发明提供的复合相变储热材料能够拓宽材料的应用温度范围和提高储热性能，同时，还能够增强结构强度和抗形变能力。

技术领域

本发明涉及相变储能材料技术领域，特别涉及一种复合相变储热材料及其制备方法。

背景技术

越来越多的国家做出了在未来30-40年实现“碳中和”的承诺，这意味着更先进和更高效的可再生能源技术将成为能源系统脱碳的重要措施。然而，可再生能源的间歇性和波动性对能源供需之间的不平衡在时间和空间上带来了巨大挑战。储热技术将各种能量转化为热能存储起来，在需要时将储存的能量释放，相变储热作为储热技术的一种，具有储热密度大，温度稳定性好等优点，是解决能源时间和空间不匹配的重要手段。

相变材料作为相变储热技术的核心，制备高储热性能的相变材料已成为相变储热技术发展的关键。在相变材料体系中，无机盐拥有最广泛的相变温度区间以及较大的相变潜热，加上相对较低的成本，成为相变材料体系中的热门候选。然而，无机盐基相变材料在使用过程中易泄漏并腐蚀封装容器和较低的热导率极大地限制了其在高温相变储能领域的应用。因此，如何对无机盐基相变材料进行良好的封装和提升其热导率成为了目前的研究重点。

膨胀蛭石经过高温处理后膨胀，形成独特的层状结构，具有较高的比表面积、优良的吸附能力、耐高温和耐腐蚀等特点，其层状结构能够对高温熔融的无机盐类相变材料进行有效的吸附，从而达到良好的封装效果，并提升相变热循环性能。目前，国内外的研究人员对以膨胀蛭石为载体的复合相变材料进行了报道，但是这些复合相变材料基本上适宜以中低温的有机物或无机物作为相变材料，应用温度范围较窄，储热性能较低。CN110105923A公开了一种水合无机盐-膨胀蛭石-石蜡-PAM复合相变储能材料的制备方法，通过将水合无机盐浸入膨胀蛭石的层状结构中，并将其添加到了石蜡/PAM机体之中得到有机无机复合相变储能材料。该技术方案提高了石蜡的包封效率和材料的相变潜热，并有效的降低了水和无机盐的过冷度，但复合相变材料的相变温度低于50℃，且相变潜热仅为111.69J/g，其相变潜热还存在改进空间。CN110872487A公开了一种硝酸盐/膨胀蛭石基高温复合相变材料的制备方法，在高温下采用浸渍法将熔融硝酸盐吸附到膨胀蛭石的孔结构中得到复合相变材料。该技术方案提供的复合相变材料具有较高的封装容量和优异的相变循环可靠性，但其相变温度低于400℃，而且需要重复热处理过程，其操作过程复杂，且应用温度范围较窄。

另外，膨胀蛭石基复合相变材料的结构强度较低，当温度高于无机盐相变材料的熔点时，复合相变材料的结构强度会因凝固盐粘结作用的削弱而降低，当结构强度较低时，复合相变材料在遭受无机盐在熔化过程中体积膨胀时带来的应力冲击时容易变形和破损，造成熔融盐的泄漏，影响其长期使用。

基于现有相变储热技术的现况，需要提供一种复合相变储热材料，在拓展膨胀蛭石基复合相变材料的应用温度范围和提升其储热性能的同时，增强其结构强度和抗形变能力，进而提升其长期循环稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合相变储热材料及其制备方法。本发明提供的复合相变储热材料能够拓宽材料的应用温度范围和提高储热性能，同时，还能够增强结构强度和抗形变能力。

本发明提供了一种复合相变储热材料，由包括以下质量比组分的原料制得：

优选的，所述NaCl-Na₂SO₄共晶盐由氯化钠和硫酸钠熔融共混制得；