[发明专利]一种复合相变储能材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种相变温度可调，相变热较大的复合相变储能材料，所述复合相变储能材料由多孔材料和相变材料组成。所述相变材料是指石蜡、脂类、脂肪酸、乙醇、乙二醇中的任意一种及以上任意比例的混合。本发明所述的复合相变储能材料，不仅具有高热导率且在多个相变周期有很好稳定性，且不易老化，安全系数高。

技术领域

本发明属于热能储存领域，具体涉及一种复合相变储能材料及其制备方法。

背景技术

复合相变材料的产生是因为单一相变材料已无法满足相变储能的储能效率高、储能密度高、储能稳定性高三方面的要求。

复合相变材料制备一般是在有机相变材料中添加导热系数高的微粒；当前的最新发展是在有机相变材料中添加纳米功能颗粒，由于纳米颗粒比普通的微粒更细小，所以它可以在有机相变材料中更加均匀地分布；这样当纳米颗粒与有机相变材料复合而成的复合相变材料融化时，不会发生普通微粒常会发生的颗粒沉淀现象。但是仍然存在有机相变材料无法解决的问题：不适用于高温场合使用，易挥发、易燃烧甚至爆炸或者被空气中的氧气缓慢氧化而老化。

发明内容

本发明提供一种相变温度可调，相变热较大的复合相变储能材料，所述复合相变储能材料由多孔材料和相变材料组成。所述相变材料是指石蜡、脂类、脂肪酸、乙醇、乙二醇中的任意一种及以上任意比例的混合。

所述相变材料的组成中，还添加有高导热系数的微粒。所述微粒选自硅藻土、有机膨润土、硅酸钙、碳酸钙、石墨或石墨烯。所述微粒的粒径为2微米以下。

所述多孔材料的孔隙率低于90%，选自泡沫金属，泡沫合金，泡沫碳等。

所述多孔材料有着很大的比表面积，分布着众多连通或不连通的孔隙。当相变材料填充入多孔材料的孔隙中可构成一种相变潜热比单一相变材料改变很小、导热系数却大大提高的复合相变材料。

所述复合相变储能材料的制备方法为：现将相变材料制备成粒径2微米以下的细粉，再将有机相变材料添加入网状多孔材料中。

所述复合相变储能材料的应用，是用于太阳能集热器中，或用于制备储能砖。

在太阳能集热器中应用所述复合相变储能材料可以较普通太阳能集热器蓄积更多的热量，从而能够提供更多的热水供应或更高温度的热水。

所述太阳能集热器：主要由以下几个部件依次组合构成。

（１）上盖板：上盖板的材质通常为透明玻璃，其主要作用为减少下层的吸热板对外的辐射和对流造成的传热损失。同时上盖板还可以阻止灰尘和雨水进入吸热板，从而延长吸热板的使用寿命。

（２）吸热板：由吸热层和复合相变储能材料层组成；复合相变储能材料层位于吸热层和保温材料之间，吸热层和复合相变储能材料层紧密相连；

吸热层是外涂选择性吸收太阳辐射涂层的金属或非金属板，这种涂层对太阳辐射在较宽范围内有着高吸收比，同时本身的长波辐射发射比却很低，这样可以最大限度吸收太阳辐射。

（３）保温材料。在整个平板集热器的四周和底面都包裹有保温材料以减少吸热板向周围环境散热。常用的保温材料有珍珠棉、聚氨酯、聚苯乙烯塑料等。设计时一般要求底面的散热量是上盖板散热量的十分之一，四周保温材料的厚度可取底面保温材料厚度的二分之一。

（４）外框架。是将上盖板、吸热板及保温材料等进行封装构成整体的外壳，主要起到保护集热器并方便安装的功能。一般用不锈钢、玻璃钢或硬质塑料制成。为了能使平板集热器吸收并储存更多的太阳得热，本文设计了一种新型储能型平板集热器。

这种集热器外观与普通平板集热器几乎一样，不同之处在于吸热板和底面保温材料之间填充有复合相变储能材料。