[发明专利]三维定型高热导率相变储能炭化木材的制备方法

说明书

本发明涉及一种三维定型高热导率相变储能炭化木材的制备方法，包括以下步骤1、将木块放入高温箱体中，在氮气气氛下加热到800℃‑1000℃，保温2 h‑5 h，降温到与室温相差不大于10℃。2、将十四醇放置于容器中，升温到50℃加热，直至十四醇完全熔融。3、将炭化木块加入到熔融的十四醇中，放入40℃‑100℃真空烘箱中2 h‑8 h，得到三维定型高热导率相变储能木材。优点：1）来源广泛，成本低廉，强度好，具有良好的吸附能力以及较高的热导率，符合绿色化学的要求；2）保留了原木的三维多孔结构，且具有更大的吸附率和更高的热导率，所得产物储热性能优异，具有承装能力大、相变焓较大等特点；3）操作工艺简单，资金投入少，制备周期短，反应条件温和。

技术领域

本发明是一种以炭化木材为支撑材料的三维定型高热导率相变储能木材的制备方法，属于相变储能新材料研究领域。

背景技术

由于目前化石等不可再生能源的不断减少以及太阳能、风能、潮汐能等新能源存在一定的间歇性，储能材料在能源应用及发展过程中越来越重要。相变储能材料因为具有良好的储热能力而得到广泛的关注。目前常用的相变材料分为无机相变材料和有机相变材料。无机相变材料存在相分离和过冷度等问题，但有机相变材料不但克服无机相变材料所存在的问题，并且有很多优势，例如：良好的热稳定性，较高的潜热，无腐蚀性，无毒性等。但目前的相变材料仍然存在一些问题：（1） 在相变过程中会发生液体泄漏问题，会污染周围的环境，影响相变材料的使用；（2）低热导率，使材料具有低的热传递，从而使材料局部温度高，引发火灾等危害。研究人员为了解决这些问题，制备了高热导率定型相变储能材料。一般用来提高热导率的材料：石墨烯，碳纳米管，石墨等，但这些材料一般都为一维或二维的纳米材料，并且成本较高。

发明内容

本发明提出的是一种以炭化木材为原料的三维定型高热导率相变储能木材的制备方法，其目的在于克服相变材料存在的易泄露、导热率低等问题，提供一种制备优异储热性能和高导热率的相变储能木材的方法。制备工艺简单，产物可广泛应用于家具、食物储存、建筑等太阳能集热领域。

本发明的技术解决方案：三维定型高热导率相变储能炭化木材的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备炭化木材：将木块放入高温箱体中，在氮气气氛下加热至800 ℃-1000 ℃，保温2 h-5 h之后，降温到与室温相差不大于10 ℃，获得炭化木材；

（2）熔融十四醇：将十四醇放置于容器中，升温到50 ℃，直至十四醇完全熔融；

（3）浸渍：将炭化木材浸渍到熔融的十四醇中，放入40 ℃-100 ℃真空烘箱中，保持2h-8 h，得到三维定型高热导率相变储能木材。

本发明的有益效果：

1）支撑材料为炭化木材，具有三维多孔结构，来源广泛，成本低廉，强度好，具有良好的吸附能力以及较高的热导率，符合绿色化学的要求；

2）所得三维定型高热导率相变储能木材保留了原木的三维多孔结构，导热率较高，达到0.805 Wm^-1K^-1，储热性能优异，相变焓为159.8 kJ/kg，承装能力较大；

3）操作工艺简单，资金投入少，制备周期短（4 h-13 h），反应条件温和（25℃~100℃），不需要大型仪器设备，可以实现大规模的工业化生产加工，具有广泛的应用前景。

附图说明

附图1是所得炭化木材的横切面、纵切面扫描电镜（SEM）照片。

附图2是三维定型高热导率相变储能木材的横切面、纵切面扫描电镜（SEM）照片。

附图3是十四醇、原木、炭化木材、三维定型高热导率相变储能木材的热导率条形图；

附图4是三维定型高热导率相变储能木材的DSC曲线。