[发明专利]速生木制质基复合显热-热化学蓄热材料及其制备方法

说明书

本发明属于化学储热材料相关技术领域，其公开了一种速生木制质基复合显热‑热化学蓄热材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：首先，以速生木材为基体材料，并在碱性条件下通过蒸煮去除基体材料中的木质素；接着，依次对基体材料进行表面碳化及亲水树脂处理；最后，将基体材料置于水合物溶液中进行水热反应以制备得到速生木制质基复合显热‑热化学蓄热材料。本发明所公开的速生木制质基复合显热‑热化学蓄热材料成型方便，可加工为任意形状，为新型化学储热材料的研究开发提供了新思路。

技术领域

本发明属于化学蓄热材料相关技术领域，更具体地，涉及一种速生木制质基复合显热-热化学蓄热材料及其制备方法。

背景技术

随着经济的高速发展，能源问题的高度已经上升，且已经制定了与之相关的能源供应与需求政策。现如今，世界能源消耗仍以化石能源为主导，根据能源的消耗量，相关研究人员预测石油和天然气最多还能维持半个世纪，而煤炭也最多只能再维持一两个世纪。因此，无论采用哪种常规能源结构，人类面临的能源危机都越来越严重。

当前对化石燃料的大量使用而造成的环境问题已经对地球上多数生物的生存造成影响，因此越来越多的研究人员致力于新能源和可再生能源的开发与利用，太阳能、地热能、风能等新能源由于具有环保无污染、成本低廉等优势而具有很好的发展潜力。在这些可持续能源中，太阳能被视为未来的主要能源。

但由于太阳能不稳定、能量密度低等问题，严重影响了人类对太阳能持续稳定的开发利用。储热技术可以达到跨季节且持续循环的利用太阳能，已经是人类目前公认最有发展潜力且效率较高的技术。目前，首要任务就是怎样构建高效安全的储能系统，在太阳能非常充足的情况下将其以热能或化学能的形式储存起来，并在太阳能不足时将储存好的能量释放出来供人类使用。因此，寻求高蓄热性能的热化学蓄热材料是推动化学储热工业化的关键问题，对社会发展与国民经济具有非常重大的科学意义与应用前景。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种速生木制质基复合显热-热化学蓄热材料及其制备方法，其以速生木材为基体材料，在碱液条件下于反应釜中高温蒸煮去除木质素，然后经冷冻真空干燥、表面碳化、亲水树脂处理，再在水合物溶液中进行水热反应制备而成。将制得的复合蓄热材料利用热重差热量热分析法进行评价，测得其储热密度高达1840kJ/kg，具有很强的蓄热性能，材料10次循环后储热密度仍可保持90％以上，具有良好的循环性能。此外，本发明所公开的速生木制质基复合显热-热化学蓄热材料成型方便，可加工为任意形状，为新型化学储热材料的研究开发提供了新思路。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种速生木制质基复合显热-热化学蓄热材料的制备方法，所述方法主要包括以下步骤：

首先，以速生木材为基体材料，并在碱性条件下通过蒸煮去除基体材料中的木质素；

接着，依次对基体材料进行表面碳化及亲水树脂处理；

最后，将基体材料置于水合物溶液中进行水热反应以制备得到速生木制质基复合显热-热化学蓄热材料。

进一步地，基体材料为速生木材杨木、柳木、轻木中的任一种或者多种。

进一步地，采用的碱液为NaOH或者KOH与Na₂SO₃溶液的混合液。

进一步地，蒸煮采用的温度为80℃～150℃，蒸煮时间为10h～20h。

进一步地，蒸煮采用的温度为100℃～120℃，蒸煮时间为12h～15h。

进一步地，表面碳化采用的是双倍浸渍的方法，将脱木质素后的基体材料浸渍于浓硫酸中4h～10h。

进一步地，水热反应的温度为100℃～180℃，水热时间为8h～24h。

进一步地，水热反应的温度为120℃～150℃，水热时间为10h～18h。