[发明专利]一种基于微波-石墨烯复合相变材料体系的储能方法

说明书

本发明公开了一种基于微波‑石墨烯复合相变材料体系的储能方法，先将相变材料与石墨烯混合制得复合相变材料；然后使用微波对制备的复合相变材料进行加热用于储能。解决用热等待时间久的问题，快捷，便利；复合材料依然保留了相变材料储热时间长，降温慢的特性，且循环寿命长。吸波材料不仅仅局限于石墨烯，介电损耗大的物质都有可能作为吸波材料添加进入相变材料，从而达到微波中快速加热，相变材料进行储热的效果。因此该方法适用范围广，效果好。

技术领域

本发明属于石墨烯应用技术领域和能量转换与存储技术领域，具体涉及一种基于微波-石墨烯复合相变材料体系的能量转换与存储的方法。

背景技术

相变材料作为潜热储存的介质，在一定温度范围内，发生固相和液相的转变，在这个过程中，材料吸收或释放大量的热。相比一般的显热储热材料，相变储热材料具有更高的储能密度，并且在其相变吸收或者释放热能时可以保持温度恒定。这种高储能密度和恒温吸/放热性能在节能减排和清洁能源利用中有极大的应用空间。目前相变储热方法都是采用电炉丝加热块体或封装于块体载体的相变材料，由于相变材料和/或载体材料导热性差，储热过程中相变材料出现温度梯度，即相变材料表面温度已经达到温度上限，而内部还没有达到规定储热温度，从而降低了储热材料的实际利用率。所以，需要一种新的加热储热机制或方法来改善储热材料的实际利用率。基于之前的研究，我们发现石墨烯有着优异的吸收微波而发热的性能，

发明内容

本发明针对上述现有相变储热技术的不足，提出了一种高效储热的新机制。本发明利用这一原理提出了一种新的能量转换和存储新机制。石墨烯吸波领域和储热领域的交叉应用却鲜有研相变储热材料里混合石墨烯，储热转换为热能领域有得天独厚的优势，不仅是复合相变材料具有了吸波发热储热性能，而且相比普通相变储热材料具有更优异的导热性能和稳定的吸放热循环性能。

加热迅速且材料受热均匀，保温时间持久，可反复利用，循环寿命好，加热条件容易达到，有广阔的应用前景。

本发明采用以下技术方案：

一种基于微波-石墨烯复合相变材料体系的储能方法，包括以下步骤：

S1：将石墨烯与相变材料混合制得复合相变材料，相变材料包括石蜡、水合醋酸钠、水合硝酸镁、水合氢氧化钡、2，2-二羟甲基丙酸中的至少一种；

S2：对步骤S1制备的石墨烯复合相变材料进行电能驱动的微波辐照，石墨烯吸收微波产生热并传导至复合相变材料，将电能经微波/石墨烯作用转换为热能并存储于该石墨烯复合相变材料。

具体的，步骤S1中，相变材料与石墨烯的质量比为1：(0.01～0.05)。

具体的，步骤S1中，将相变材料熔化后添加石墨烯并充分搅拌至完全分散，自然冷却后制得复合相变材料；或将相变材料和石墨烯机械混合后再熔化、搅拌制得复合相变材料。

进一步的，加热温度可高于相变材料相变温度，加热至完全熔化，搅拌时间为10～15min。

进一步的，步骤S1中，石墨烯包括膨胀石墨、热剥离石墨烯、机械剥离石墨烯、液相剥离石墨烯、高温碳化石墨烯、3D石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和CVD石墨烯中的至少一种。

更进一步的，石墨烯为粉体或薄膜。

具体的，步骤S2中，微波发生器的功率为0.5～15kW，作用时间为20～360s。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种基于微波-石墨烯复合相变材料体系的储能方法，由于加入吸波材料，复合材料可以在微波中可以被快速加热，完成相变材料储热过程快捷、便利；复合材料依然保留了相变材料储热时间长，降温慢的特性，且循环寿命长。