[发明专利]十六胺/二氧化硅复合相变储能材料及其制备方法

说明书

本发明公开了十六胺/二氧化硅复合相变储能材料及其制备方法，包括：将十六胺溶解于异丙醇，再将硅源分散于其中，最后向其中缓慢加入去离子水制得。本发明方法工艺简单，无需任何表面活性剂即可成型，本发明制得的十六胺/二氧化硅复合相变储能材料是一种新型的复合相变储能材料，相变焓高，且具有良好的封装效果和导热能力，产品运输简单，有效解决材料在使用过程中出现的液相泄漏的问题。

技术领域

本发明属于相变储能材料领域，具体涉及十六胺/二氧化硅复合相变储能材料及其制备方法。

背景技术

过去几十年来，随着工业发展的脚步加快，人们对能源的需求量急剧增加，加剧了生态环境的恶化，在愈发严重的能源危机和环境污染的情况下，材料的节能和环保显得尤为重要，因此热能储存受到越来越多的关注。潜热储存是热能储存最有效的方法之一。潜热储存，是指材料通过熔融或者凝固过程，吸收或释放大量的热，实现对热量的储存和释放，即，材料能够利用自身发生相态变化来实现能量的储存、转化和利用，这类材料称为相变储能材料(Phase change materials,PCM)。相变储能材料(PCM)用于潜热储存，不仅能够实现能量供应和需求一致性的目的，还能达到节能的要求，在太阳能利用、建筑节能、制冷系统、恒温织物等领域具有广泛的应用前景。PCM具有相变潜热大、腐蚀性小、无毒、性能稳定等诸多优点，因而被广泛应用和研究。与显热相比，潜热储存的主要优点是随着储存和释放热量之间的较小温差而增加了更高的储存密度。

根据相变机理，可将相变储能材料分为固-固、固-气、液-气、固-液四类，其中固-液相变材料因其在相变前后体积变化小、相变温度范围广、相变潜热大、稳定性好而成为近年来相变材料研究的热点。但是由于固-液相变材料在相变过程中会出现液相，易发生泄漏，故需封装使用，而解决这些问题的途径之一就是发展定形相变材料。定形相变材料是利用胶囊、多孔材料或高分子材料等作为支撑将相变材料包容在一个个微小空间中，以保证相变时维持一定的形状。即，选择一种熔点较高的材料为基体，将相变材料分散其中，构成复合定形相变储能材料。这种材料在发生相变时，由于基体材料的支撑作用，虽然相变材料由固态转变为液态，但整个复合相变材料仍然维持在原固体状态。这类材料不需封装器具，减少了封装成本和封装难度，避免了材料泄漏的危险，增大了使用的安全性，减少了容器的传热热阻，有利于相变材料与传热流体间的换热。

基体与相变材料的选择，以及相变储能材料与基体的结合方法是制备高性能复合定形相变储能材料的关键。目前基体所用材料是以熔点较高的无机物或高分子材料为主，相变材料与基体的结合方法主要有胶囊化技术、大表面积微孔吸附以及高聚物交联等。例如：以高密度聚乙烯(HDPE)为基体，石蜡为相变材料构成的新型复合定形相变材料。其制备方法是：首先将这两种材料在高于它们熔点的温度下共混溶，然后降温，HDPE首先凝固，此时仍然呈液态的石蜡则被束缚在凝固的HDPE所形成的空间中。也有报道采用胶囊化技术将相变材料封装在高分子材料形成的壳体内制成相变材料微粒。由以上方法制备出的复合材料都用高分子材料做基体，存在导热系数低的缺点，同时相变材料在发生固-液相变时，由于体积变化，长时间运行时将会导致高分子材料的破裂。相对而言，无机材料作为壳材(壁材)具有不释放有害气体、导热快、不燃和热稳定性高等的优势，故而，无机材料用于相变储能材料的包覆开始成为研究的热点。

二氧化硅基复合相变储能材料作为一种定形复合相变储能材料，在提高储能效率方面具有重要的作用，无论是在尖端的航空航天领域，还是在普通的厂房换热网络，制备高性能的二氧化硅基复合相变储能材料成为提高储能效率和拓宽应用领域的重要途径。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种十六胺/二氧化硅复合相变储能材料及其制备方法，该十六胺/二氧化硅复合相变储能材料作为一种新的复合相变储能材料，具有相变焓高、热稳定性好、导热能力和封装性能好等优点，有效解决材料在使用过程中出现的液相泄漏的问题。其制备工艺简单，容易控制，无需任何表面活性剂即可成型。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：