[发明专利]基于秸秆废弃物的复合相变储能材料的制备方法

说明书

本发明属于复合相变储能材料制备技术领域，具体的涉及一种基于秸秆废弃物的复合相变储能材料的制备方法。本发明所述的基于秸秆废弃物的复合相变储能材料的制备方法，通过对玉米秸秆进行预处理，负载聚吡咯使其具有导热性能，通过熔融共混法并利用海藻酸钠与Ca²⁺交联作用制备得到形状稳定的复合相变储能材料。实验结果表明，该复合相变储能材料可包覆60‑90％的聚乙二醇，具有良好的热性能和循环稳定性，熔融潜热为40.81‑145.8J/g，可实现废弃秸秆的功能化利用。

技术领域

本发明属于复合相变储能材料制备技术领域，具体的涉及一种基于秸秆废弃物的复合相变储能材料的制备方法。

背景技术

传统化石能源(如煤、石油和天然气)的枯竭，以及现代工业快速发展所引发的能源消耗所带来的二氧化碳和二氧化硫等有害气体的排放，已经成为能源节约和环境保护的关键问题。几十年来，可再生能源和清洁能源(如太阳能、风能和生物质能)已被用来延缓全球能源危机，然而，由于其间歇性和不稳定性，阻碍了能源的利用。热能储存技术，包括显热热能储存、潜热热能储存和化学热能储存，是减少能源供应和需求，在时间、空间强度和位置上不匹配的有利方法。尤其是作为潜热储存介质的相变材料(PCMs)，具有储热能力强、相变能力强、化学结构稳定、材料和操作方式多样等优点，在太阳能储存、余热回收、建筑温度调节和节能等方面显示出巨大的潜力。

我国建筑能耗约占整个社会总能耗的30-40％，其中用于调节建筑物温度所消耗的部分占比最大。因此，提高能源的利用效率、降低建筑物能源消耗是目前亟待解决的世界性问题。而长久以来，因秸秆内部空心结构具有低密度和良好的隔热性能，人们一直使用秸秆生产各种建筑材料。此外，秸秆表面被蜡质层覆盖，使其具有疏水性。因此，秸秆中存在的不同成分可以在很大程度上改善建筑材料的性能。我国是一个农业大国，秸秆的年产量约为7.5亿吨。因此，将秸秆用于建材具有成本低廉和环境友好的优势。

目前，固液态PCMs在相变过程中的泄漏问题限制了它们的应用，因此目前出现了许多方法来制备形状稳定的复合相变材料，常见的有微胶囊、多孔载体(如金属泡沫、膨胀石墨、碳纳米管、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和石墨烯气凝胶、碳气凝胶和硅石)、聚合物(如聚氨酯、聚乙烯和尿素甲醛)等，但存在成本高、导热率低、化学稳定性差、步骤繁琐等问题，因此，利用廉价原材料探索低成本的支撑材料仍然是一个巨大的挑战。

发明内容

本发明的目的是：提供一种基于秸秆废弃物的复合相变储能材料的制备方法。采用该方法制备得到的复合相变储能材料形状稳定、包覆能力强，具有良好的热性能以及循环稳定性。

本发明所述的基于秸秆废弃物的复合相变储能材料的制备方法，由以下步骤组成：

(1)秸秆预处理

将粉碎好的秸秆经水洗涤后烘干，冷却后进行球磨，然后与处理液混合搅拌，最后经洗涤、干燥得到秸秆预处理产物，备用；

(2)制备秸秆负载聚吡咯混合物

首先，将吡咯于室温下溶于盐酸溶液并搅拌，之后将步骤(1)得到的秸秆预处理产物添加到上述溶液中继续搅拌一段时间，然后加入过硫酸铵溶液进行搅拌，最后将搅拌完成得到的混合物经滤膜过滤、超纯水清洗、干燥，制备得到秸秆负载聚吡咯混合物；

(3)制备秸秆负载聚吡咯包覆聚乙二醇复合相变储能材料

将秸秆负载聚吡咯混合物与海藻酸钠溶于超纯水中进行加热搅拌，之后加入聚乙二醇继续搅拌直至完全溶解；冷却至室温，将其在一定的温度下预冻一段时间，随后取出；然后将其浸泡在钙离子溶液中一段时间后取出，再次预冻后进行冻干，制备得到基于秸秆废弃物的复合相变储能材料。

其中：

步骤(1)中所述的秸秆为玉米秸秆。