[发明专利]一种高温复合相变蓄热材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料领域，涉及一种复合蓄热材料，具体涉及一种高温复合相变蓄热材料及其制备方法。

背景技术

一般将工作温度在500℃以上的相变材料称为高温相变蓄热材料。高温复合相变蓄热材料就是解决在高温情况下单一相变蓄热材料所出现的缺点，即把与高温相变相容性好，且耐腐蚀的常规材料进行复合。复合蓄能材料主要指有相变材料和支撑材料复合而成，且使用过程前后均呈固态而保持形体不变的蓄热材料，又称定形蓄热材料。它是由两种材料复合而成，一种是相变材料，是主要的蓄热介质，利用它的固-液相变来进行蓄热。另一种是在复合材料中起定型作用的基体材料，也叫载体基质或支撑材料，它的作用是保持相变材料的不流动性和提高复合材料的可加工性；其相变温度要远高于相变材料，当温度上升到高于相变材料的相变点时，基体材料需物化性能稳定并保持原状从而限制了相变材料的液态泄漏。

高温复合相变蓄热材料是具有良好的蓄热性能和机械性能的材料，比如其具有显热和相变潜热两种性能，以及较好的机械强度与可加工性能，这是单一蓄热材料所不可比拟的。因此，定形高温复合蓄热材料在高温蓄热领域中将得到更充分的应用。

工业炉窑每年耗能约占全国总耗能的20%左右，而烟气余热则占工业炉窑中总耗能的50%～70%。回收这部分本来废弃不用的工业余热，不仅能节约能源，还能提高经济效益，减少污染。但工业生产过程中排出的余热一般波动很大，而且与用热负荷的波动不同步，所以常需要蓄热装置进行蓄热。常规的蓄热系统中通常是采用耐火材料为吸收余热的蓄热材料，热量的吸收完全依靠耐火材料的显热容变化。目前，高温炉窑蓄热室的结构和蓄热体材料也由当初的耐火砖转变为今天的蓄热球或蜂窝体，但这些改变仅仅局限在蓄热体的结构上，而材质上没有更大的变化，这种蓄热室不仅热惯性大、造价高、体积大、输出功率逐渐下降等缺点，在工业加热领域难以普遍应用。

新型的相变蓄热系统是以复合相变蓄热材料为蓄热体，代替了常规蓄热室中耐火材料。这种蓄热系统主要是通过相变材料的固液相变过程中相变潜热和基体材料的显热吸收和释放来实现热量的储存与输出。与传统的蓄热室相比较，这种新型的蓄热室不仅能够储存更大的热量，使蓄热系统体积可以减少30%～50%，而且相变潜热的释放是在恒温下进行，易于温度的控制。因此，采用新型的蓄热系统，不仅克服了蓄热系统原有的缺点，而且有利于余热利用技术在工业加热过程中的广泛应用。

目前常见复合相变蓄热材料是如表1所示，与传统相变材料相比它具有很多优点，因而有着很好的应用前景。

表1 几种复合相变蓄热材料的热性能