[发明专利]相变储能复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属相变储能技术领域，具体涉及一种采用可再生资源作为相变储能介质、载体及包封材料，得到具有可再生、环境兼容性好的相变储能复合材料及其制备方法。

背景技术

相变储能材料的研究对于合理利用能源、隔热降温、改善仪器和设备的性能、提高经济效益等都十分重要。相变储能材料与显热储能相比，具有储能密度高、体积小、温度控制恒定、节能效果显著、相变温度选择范围宽、易于控制等优点。目前相变储能材料已经应用于太阳能利用、节能建筑材料和构件、废热余热的回收利用、冷藏系统、保温服装、军事等领域。相变储能材料种类很多，按物质种类可分为有机相变材料和无机相变材料，按相变过程形态可分为固-液相变材料、固-固相变材料、固-气相变材料和液-气相变材料等。

目前研究应用较多的相变储能介质材料主要有：水合无机盐类、有机类等，公开号为CN1465648的专利采用无机含水结晶盐作为相变储能介质、公开号为CN1482204的专利采用结晶性的烷基碳氢化合物作为相变储能介质、公开号为CN1844269的专利采用石蜡作为相变储能介质，这些相变储能介质均为非可再生材料；由于相变材料相变过程中的状态及体积的变化，相变材料使用过程中大都需要封装或吸附在载体材料中，公开号为CN1475543的专利采用陶粒作为吸附载体、公开号为CN1803965的专利采用陶瓷基作为高温相变材料的载体、公开号为CN1869573的专利采用石墨作为载体，该类型载体材料均为非可再生材料，使用寿命结束后几乎均不能被环境自降解，导致环境污染；由于相变材料在使用过程中会出现储能介质从基体材料中析出的问题，影响相变储能复合材料的使用效果和使用寿命，近年来开发出来的采用高分子聚合物包封相变储能材料，制备定形相变材料和相变储能微囊，如公开号为CN1161364的专利采用密胺树脂作为微囊壁材、公开号为CN1715359的专利采用动物蛋白缩醛作为微囊壁材、公开号为CN1695787的专利采用乙烯基及双乙烯基类自由基单体为外壳聚合物来源、等等，这些材料在自然界中均不能在短时间内降解。因此，开发可再生、具备环境相容性的储能介质、载体及包封材料，对相变储能的发展具有重要的作用和意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有相变储能介质和载体的不足，提供一种可再生、环境相容性好、使用寿命结束后可被环境自行降解的相变储能复合材料。

本发明的另一个目的是提供所述相变储能复合材料的制备方法。

本发明的包括相变储能介质、载体和包封材料，其特点是所述相变储能介质、载体和包封材料由天然可再生、环境相容性好的材料制备得到。

作为优选方案，所述的相变储能介质为天然油脂或天然烷烃。

所述的相变储能介质为亚羊脂酸、羊脂酸、硬脂酸、初租酸或月桂酸。

所述载体为稻秆、麦秸秆或玉米秸秆。

所述的包封材料为阿拉伯胶、明胶或海藻酸钠。

所述的相变储能复合材料的制备方法包括以下步骤：

(1)载体预处理，包括切割、灭菌、干燥；

(2)在带有抽真空装置的吸附釜中进行真空吸附储能介质；

(3)将包封材料溶液喷涂到步骤(2)吸附了储能介质的载体上；固化；干燥。

作为优选方案，步骤(3)中所述固化选用氯化钙水溶液作为固化剂，固化温度为8-10℃，固化时间为1h，氯化钙水溶液浓度为0.25mol/L。

本申请人经过深入的研究，采用自然界的天然油脂，例如：亚羊脂酸、羊脂酸、硬脂酸、初租酸、月桂酸等作为相变储能介质。对部分天然油脂的热分析表明，油脂随温度的升高会发生相变、熔化、晶型转变等变化，这些变化均能引起吸热或放热效应，从而达到储能、释能的目的。对部分饱和脂肪酸潜热和比热容测试表明，天然油脂具有较大的相变潜热，例如：月桂酸固-液相变潜热为183kJ/kg、花生酸固-液相变潜热为227kJ/kg，相对大部分的无机水合盐、有机高聚物相变储能材料油脂具有更大的相变潜热储能量。同时，由于天然油脂取至于自然界的生物，材料的来源广泛，是一种可再生的相变储能介质，且天然油脂具备良好的环境相容性，不会对环境造成污染，是一种绿色材料。