[发明专利]一种适用于水溶性无机盐的相变复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种适用于水溶性无机盐的相变复合材料，壳材为二氧化硅，芯材为水溶性无机盐，所述水溶性无机盐选自碱金属或碱土金属盐，是采用溶胶凝胶法用二氧化硅对水溶性无机盐类进行包覆得到。其制备方法为：(1)水相的制备：将水溶性无机盐和离子型表面活性剂加入到去离子水中，加入氨水，搅拌均匀；(2)油相的制备：将非离子型表面活性剂加入到植物油中，搅拌均匀；(3)乳液的制备：将水相加入到油相，控制温度在30‑85℃下搅拌、混匀，得到稳定的油包水混合体系；(4)前驱体的制备：将一种或多种二氧化硅前驱体混合均匀；(5)相变复合材料的制备：将前驱体加入到乳液中，反应8‑10h后得到相变复合材料。

技术领域

本发明涉及相变储能材料技术，具体涉及一种适用于水溶性无机盐的相变复合材料及其制备方法。

背景技术

相变储能技术是改善和提高能源的利用效率的重要方法，目前已经广泛应用于太阳能发电、建筑节能、工业废热回收和电子元件散热等诸多领域。

熔盐相变材料由于具有能量密度高、良好的导热性能、高比热和低成本等优点，已经成为了优异的相变储热材料。然而，熔盐相变材料在实际应用中容易出现泄漏，腐蚀设备甚至是分解等问题，限制了熔盐相变材料的应用。目前国内外研究人员提出对相变材料进行封装的相变复合材料技术来解决此类问题。

张莹、沈家磊等(Na₂SO₄/SiO₂无机定形相变材料的制备及其性能研究[J].广州化工,2015,43(17)58-60)采用溶胶-凝胶法制备Na₂SO₄/SiO₂纳米介孔限域微纳米结构复合材料和Na₂SO₄/SiO₂核-壳结构纳米颗粒，该方法适用于密度较低的十水硫酸钠，但是不适用于密度大的无机盐，从其图2中XRD图看出，硫酸钠对应的峰强度与二氧化硅的强度相差不大，说明此方法制备的复合材料中硫酸钠的含量并不高；并且其材料与硫酸钠标准峰相比，有个别的峰消失了，说明有某些晶面被破坏了，这可能会影响到硫酸钠的相变性能(比如相变焓)或使用寿命；并且该方法还需要用到有毒的丙酮和正丁醇，由于强氧化剂是正丁醇的禁配物，因此该方法不适用于硝酸锂等具有强氧化性的无机盐。

中国专利申请CN201010196301.8公开了一种无机水合盐二氧化硅相变材料及其制备方法，采用的无机材料是水合盐，相变温度低，适用于低温场景；并且该方法需要使用浓硫酸，则此方法不适用于硝酸钙、氯化钙等可与硫酸生成沉淀的无机盐，也不适用于碱性无机盐；并且其用二甲基硅油密封虽然能加强封装功效，但是不适用于高温无机盐，高温会使油相分解；该方法制备得到的相变材料是将无机盐填充到二氧化硅凝胶形成的多孔结构中，多孔结构的机械强度也偏弱，该方法用多孔二氧化硅将硫酸钠吸附起来，会产生空隙，经过多次循环可能会产生泄漏，另外有空隙也无法解决无机盐潮解问题。

目前，现有技术中的无机盐相变材料及其制备方法都有不同的优缺点，鲜有一种适用于中高温相变温度、体系稳定、无毒、适合于多种无机盐材料的相变复合材料制备方法的报道。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种适用于水溶性无机盐的相变复合材料及其制备方法，其采用二氧化硅包覆，得到的无机相变复合材料热稳定性好、机械强度高。

本发明为了实现其目的采用的技术方案如下：

一种适用于水溶性无机盐的相变复合材料，所述相变复合材料的壳材为二氧化硅，芯材为水溶性无机盐，所述水溶性无机盐选自碱金属或碱土金属盐，是采用溶胶凝胶法用二氧化硅对水溶性无机盐类进行包覆得到。

所述水溶性无机盐为氯化锂、氯化钠、氯化钾、氯化镁、氯化钡、硝酸锂、硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、硫酸钠、硫酸钾等中的一种或者多种的混合物。

上述的相变复合材料的制备方法，包括如下步骤：