[发明专利]一种高频感应加热装置、制备石墨蠕虫的方法以及石墨蠕虫的应用

说明书

本发明提供了一种高频感应加热装置、制备石墨蠕虫的方法以及石墨蠕虫的应用，使用高频感应技术对可膨胀石墨进行非均匀膨化处理，在较低温度获得充分膨化效果，得到具有纳米尺度平均孔径，极高比表面积的膨胀石墨材料；本发明制得的膨胀石墨对于液态有机物具有很强的吸附性能，并可根据实际需要制备成不同温度区间内的相变储能复合材料。

技术领域

本发明属于石墨材料领域，尤其涉及一种高频感应加热装置、制备石墨蠕虫的方法以及石墨蠕虫的应用。

背景技术

储能技术广泛应用于太阳能热利用、工业废热和余热回收、建筑物空调节能等领域，是提高能源利用效率和保护环境的重要技术。其中，利用相变材料的相变潜热进行储热的方式，具有温度变化小、储热密度大等优点，因此最具实际应用前景。但是常用的相变材料热导率普遍较低，导热系数一般为0.1～1.0W/(m·K)，使用石蜡等在储能技术中广泛应用的相变储能材料时储能效率低下，大大限制了其应用范围。为了改善相变储能装置的导热性能，通常在其中添加金属翅片、金属网络及泡沫金属等填充材料。虽然金属具有高导热系数，强化了蓄热系统的传热，但有的金属和相变材料不相容，从而限制了强化方法的实施。此外，金属的密度一般较高，导致储能系统的重量增加。从实际应用的角度出发，不仅要考虑到储热系统的储能密度，还要考虑到其密度。

近几年来，多孔结构石墨的制备加工工艺取得了显著的进展，将多孔结构石墨与相变材料进行混合，制得的储能复合材料可以在单位体积和相变潜热改变很小的情况下，使蓄热装置的换热性能得到明显改善。膨胀石墨具有密度低、导热系数大、耐高温、耐腐蚀等优点，将有机蜡质材料与多孔石墨混合，制备得到复合储能材料，其热导率可提高至有机蜡质材料的10倍以上。多孔石墨/蜡质材料复合储能体系，其制备工艺简单，材料无毒，环境友好，导热系数及储能密度高，可根据储能材料的温度需要调整出不同温度区间的复合储能材料体系，可广泛应用于民用品、建筑立面材料，甚至可应用在军事材料上。

膨胀石墨的有多种膨胀工艺，传统的有通过马弗炉加热膨胀，另外的还有火焰燃烧法、微波法等。马弗炉/火焰炉的缺点在于处理温度过高，可膨胀石墨充分膨化需要达到950℃，在此高温下，石墨层易被氧化，导致微观孔隙破坏严重；而微波处理方式的缺点在于微波场空间分布不均匀，容器内不同位置的可膨胀石墨容易膨胀不均，导致膨胀石墨孔隙率、孔径等性能不稳定，同时带有气氛保护的微波设备装置难以实现。如何在膨胀石墨进行膨化加工的过程中，精确控制其微观结构，这是对膨胀石墨吸附有机物作为相变储能材料的关键问题。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种石墨蠕虫的制备方法，利用传送带输送并通过高频感应加热的方式制备石墨蠕虫，通过惰性气体保护高温膨化的工艺对可膨胀石墨进行膨化，并用惰性气体对传送带上的感应加热区进行保护，获得的膨胀石墨比表面积达到79m²/g，其孔径尺寸分布集中在2.5nm以下。

本发明的另一目的在于提供一种高频感应加热装置，可用于本发明石墨蠕虫的制备。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的：

一种高频感应加热装置，包括炉体、感应线圈和传送带，炉体两端分别设有进气口和排气口，传送带贯穿炉体，感应线圈均匀设置在炉体内壁。

作为优选，所述传送带为陶瓷材料，优选Al₂O₃陶瓷。

一种使用上述高频感应加热装置制备石墨蠕虫的方法，包括以下步骤：选取目数范围为50-100目的可膨胀石墨均匀分散放置于传送带上，开启高频感应加热装置的电源使传送带开始运转、感应线圈开始加热，同时往进气口通入惰性气体；传送带将可膨胀石墨送入感应线圈的加热区反应后送出炉体，收集得到石墨蠕虫；所述感应线圈的频率为20KHz～30KHz。