一种复合相变储热材料及其制备方法

本发明涉及储热材料，尤其涉及一种复合相变储热材料及其制备方法。

背景技术：

1、实现“碳中和”，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。

2、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。

3、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。

4、但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。

技术实现思路

1、本发明提供了一种复合相变储热材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种复合相变储热材料，由以下成分以重量份制备而成：相变材料30-40份、改性膨胀蛭石35-50份、石墨8-15份、导热增强填料2-10份；

4、所述改性膨胀蛭石呈嵌有大量纳米铜粒子的细薄层状叠片状设置。

5、作为本技术方案的进一步改进方案：所述改性膨胀蛭石的制备方法为：将蛭石、纳米铜粒子粉末、分散剂和水混合搅拌一段时间，使得蛭石充分吸附纳米铜粒子，然后将吸附纳米铜粒子的蛭石在300℃下氩气中煅烧膨胀，形成嵌有大量纳米铜粒子的细薄层状叠片，即可得到改性膨胀蛭石。

6、作为本技术方案的进一步改进方案：由以下成分以重量份制备而成：相变材料30份、改性膨胀蛭石35份、石墨8份、导热增强填料2份。

7、作为本技术方案的进一步改进方案：由以下成分以重量份制备而成：相变材料35份、改性膨胀蛭石43份、石墨10份、导热增强填料7份。

8、作为本技术方案的进一步改进方案：由以下成分以重量份制备而成：相变材料40份、改性膨胀蛭石50份、石墨15份、导热增强填料10份。

9、作为本技术方案的进一步改进方案：所述相变材料为月桂酸、肉豆蔻酸、十六醇中任意一种或多种。

10、作为本技术方案的进一步改进方案：所述导热增强填料为碳化硅、氮化铝和氮化硼中的至少一种。

11、本发明还提出了一种复合相变储热材料的制备方法，包括以下步骤：

12、第一步，首先制备得到改性膨胀蛭石；

13、第二步，按比例将改性膨胀蛭石与相变材料、导热增强填料、石墨混合，得到粉末混合物；

14、第三步，对所述粉末混合物烧结，得到烧结物；

15、第四步，对所述烧结物压制成型，然后再进行烧结，得到复合相变储热材料。

16、作为本技术方案的进一步改进方案：所述第二步中，混合为球磨混合；所述球磨的转速为150～200r/min，时间为30～60min。

17、作为本技术方案的进一步改进方案：所述第四步中，压制成型的条件为：压力20～30mpa，保压3～5min。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、本发明中采用嵌有大量纳米铜粒子的细薄层状叠片的改性膨胀蛭石，纳米铜粒子不仅可以为膨胀蛭石的每两层状叠片之间提供大量的支撑点位，增大材料抗变形能力，同时纳米铜粒子具有较高的导热性，可进一步提高了材料的充放热性能。

20、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

技术特征：

1.一种复合相变储热材料，其特征在于，由以下成分以重量份制备而成：相变材料30-40份、改性膨胀蛭石35-50份、石墨8-15份、导热增强填料2-10份；

2.根据权利要求1所述的一种复合相变储热材料，其特征在于，所述改性膨胀蛭石的制备方法为：将蛭石、纳米铜粒子粉末、分散剂和水混合搅拌一段时间，使得蛭石充分吸附纳米铜粒子，然后将吸附纳米铜粒子的蛭石在300℃下氩气中煅烧膨胀，形成嵌有大量纳米铜粒子的细薄层状叠片，即可得到改性膨胀蛭石。

3.根据权利要求1所述的一种复合相变储热材料，其特征在于，由以下成分以重量份制备而成：相变材料30份、改性膨胀蛭石35份、石墨8份、导热增强填料2份。

4.根据权利要求1所述的一种复合相变储热材料，其特征在于，由以下成分以重量份制备而成：相变材料35份、改性膨胀蛭石43份、石墨10份、导热增强填料7份。

5.根据权利要求1所述的一种复合相变储热材料，其特征在于，由以下成分以重量份制备而成：相变材料40份、改性膨胀蛭石50份、石墨15份、导热增强填料10份。

6.根据权利要求1所述的一种复合相变储热材料，其特征在于，所述相变材料为月桂酸、肉豆蔻酸、十六醇中任意一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种复合相变储热材料，其特征在于，所述导热增强填料为碳化硅、氮化铝和氮化硼中的至少一种。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种复合相变储热材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种复合相变储热材料的制备方法，其特征在于，所述第二步中，混合为球磨混合；所述球磨的转速为150～200r/min，时间为30～60min。

10.根据权利要求9所述的一种复合相变储热材料的制备方法，其特征在于，所述第四步中，压制成型的条件为：压力20～30mpa，保压3～5min。

技术总结本发明公开了一种复合相变储热材料及其制备方法，由以下成分以重量份制备而成：相变材料30‑40份、改性膨胀蛭石35‑50份、石墨8‑15份、导热增强填料2‑10份；所述改性膨胀蛭石呈嵌有大量纳米铜粒子的细薄层状叠片状设置。本发明采用嵌有大量纳米铜粒子的细薄层状叠片的改性膨胀蛭石，纳米铜粒子不仅可以为膨胀蛭石的每两层状叠片之间提供大量的支撑点位，增大材料抗变形能力，同时纳米铜粒子具有较高的导热性，可进一步提高了材料的充放热性能。技术研发人员：闫秋会,王广义,罗杰任受保护的技术使用者：西安建筑科技大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1