一种高焓值生物质基定形相变材料的制备方法

本发明涉及一种高焓值生物质基定形相变材料的制备方法，其属于相变储能材料的。

背景技术：

1、相变储能材料是潜热储能的主要方式，通过物质的相态转变来储存或释放热量，主要应用的材料是相变材料，相变材料可以分为固-固相变材料、固-液相变材料，固-气相变材料等，其中固液相变材料具有相变前后体积差异小等优势，是最常用的相变材料，但是固液相变材料存在液态下漏液的问题。

2、固液相变材料按种类分为有机和无机相变材料，其中无机相变材料多为水合盐类相变材料，其相较于有机相变材料的主要优势在于其不可燃、热导率高、相变焓值大，但是其存在过冷和相分离两个问题。

3、利用多孔材料负载固液相变材料制备定形相变材料的方法不仅可以解决固液相变材料的漏液问题，而且多孔材料可以提供丰富的成核位点降低过冷，共晶水合盐可以缓解相分离现象。目前利用多孔材料作为支撑材料的是无机材料，但为解决泄露问题，无机多孔材料用量大，所得复合相变材料焓值低。有机支撑骨架的孔表面积可调，用作支撑材料时可有效吸附与之相容的有机固液相变材料，但由于与无机材料相容性差，难以负载结晶水合盐相变材料。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明制备一种高焓值生物质基定形相变材料，利用含有大量羧基、羟基等亲水基团的高分子，原位离子交联的同时，充分的吸附水合盐形成高焓值定形相变材料，且机械强度增强剂改善了机械强度差的缺陷，可以使体系更加稳固，工作过程中无液体泄漏且循环性能较好。

2、本发明采用的技术方案为：一种高焓值生物质基定形相变材料，所述生物质基定形相变材料由亲水配位交联网络化合物和水合盐相变组成；其中按质量百分比为：

3、亲水配位交联网络化合物：1%~20%

4、水合盐相变材料：80%~99%

5、其中，亲水配位交联网络化合物由高分子化合物、金属离子及机械强度增强剂制得；

6、所述高分子化合物为聚丙烯酸及其盐、羧甲基纤维素及其盐、海藻酸钠或海藻酸钾；所述机械强度增强剂为纤维素纳米晶、细菌纤维素、纤维素纳米纤维中的一种或多种。

7、所述亲水配位交联网络化合物的由以下方法制得：将质量比为（6-9）:1的高分子化合物与机械强度增强剂溶于溶剂中制备成均匀的溶液，加入金属离子的溶液，搅拌至形成凝胶，冷冻干燥后制得亲水配位交联网络化合物。

8、所述高分子化合物的分子量为1000~9000000。

9、所述金属离子为钙离子、镁离子、二价铁离子、三价铁离子、锌离子、铝离子、二价铜离子。

10、所述相变材料为三水合醋酸钠、五水合硫代硫酸钠、六水合氯化钙、八水合氢氧化钡、六水合硝酸镁、十水合碳酸钠、十水合硫酸钠、十二水合磷酸氢二钠中的一种或多种。

11、一种高焓值生物质基定形相变材料的制备方法，包括以下步骤：

12、（1）将质量比为（6-9）:1的高分子化合物与机械强度增强剂溶于溶剂中制备成均匀的溶液，溶液中高分子化合物的质量分数为2.4~2.6%；

13、（2）加入金属离子的溶液，搅拌至形成凝胶；

14、（3）将所得凝胶静置冷冻10-20小时；随后冷冻干燥30-40小时得到亲水配位交联网络化合物；

15、（4）将亲水配位交联网络化合物浸渍于融化后的水合盐相变材料中，取出用滤纸吸附多余渗出的相变材料，得到生物质基定形相变材料。

16、进一步地，步骤（2）中的金属离子浓度为1 mol/l。

17、本发明的有益效果为：本发明提供的高焓值生物质基定形相变材料，亲水配位交联网络化合物由高分子化合物与金属离子配位与机械强度增强剂共同构成；利用含有大量羧基、羟基等亲水基团的高分子，原位离子交联的同时，充分的吸附水合盐形成高焓值定形相变材料。超亲水多孔骨架提升了负载率，对于无机相变材料来说可以降低过冷度，且进一步抑制相分离现象。机械强度增强剂改善了机械强度差的缺陷，可以使体系更加稳固，循环性能好，不发生漏液现象，原料价格低廉，具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种高焓值生物质基定形相变材料，其特征在于：所述生物质基定形相变材料由亲水配位交联网络化合物和水合盐相变组成；其中按质量百分比为：

2.根据权利要求1所述的一种高焓值生物质基定形相变材料，其特征在于，所述亲水配位交联网络化合物的由以下方法制得：

3.根据权利要求1所述的一种高焓值生物质基定形相变材料，其特征在于：所述高分子化合物的分子量为1000~9000000。

4.根据权利要求1所述的一种高焓值生物质基定形相变材料，其特征在于：所述金属离子为钙离子、镁离子、二价铁离子、三价铁离子、锌离子、铝离子、二价铜离子。

5.根据权利要求1所述的一种高焓值生物质基定形相变材料，其特征在于，所述相变材料为三水合醋酸钠、五水合硫代硫酸钠、六水合氯化钙、八水合氢氧化钡、六水合硝酸镁、十水合碳酸钠、十水合硫酸钠、十二水合磷酸氢二钠中的一种或多种。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种高焓值生物质基定形相变材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种高焓值生物质基定形相变材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）的金属离子溶液中金属离子的浓度为0.1mol/l。

技术总结一种高焓值生物质基定形相变材料的制备方法，其属于相变储能材料的技术领域。该生物质基相变材料由配位交联网络化合物与水合盐固液相变材料组成；其中,配位交联网络化合物由高分子化合物与金属离子配位与机械强度增强剂共同构成。利用含有大量羧基、羟基等亲水基团的高分子，原位离子交联的同时，充分的吸附水合盐形成高焓值定形相变材料，且机械强度增强剂改善了机械强度使体系更加稳固，工作过程中无液体泄漏且循环性能较好。该材料合成工艺简单，应用方便，该生物质基相变材料相变潜热高，具有优异的定形效果，不会发生液体漏液现象；在热能存储与管理领域具有广阔的应用前景。技术研发人员：唐炳涛,王璇,张宇昂,张淑芬受保护的技术使用者：大连理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/30