[发明专利]一种多元复合纳米储能材料及其制备方法

说明书

本发明属于储能材料技术领域，具体涉及一种多元复合纳米储能材料及其制备方法，制备步骤：S1、两种或以上无机水合盐混匀得到基料；S2、硅源在酸性条件下水解，加入造孔剂反应，加入晶核促进剂，碱性条件下缩合，得到纳米硅凝胶；S3、加入导热增强剂，反应得到高导热纳米硅凝胶；S4、将高导热纳米硅凝胶和温度调节助剂加入基料中，加热搅拌分散均匀冷却得到多元复合纳米储能材料；多元复合纳米储能材料的原料重量份如下：基料60～90％、纳米硅凝胶5～20％、导热增强剂0.5～10％、温度调节助剂0.5～10％，原料的重量份数之和为100％。本发明的多元复合纳米储能材料无过冷、无相分离，循环稳定性好，储能效率高。

技术领域

本发明涉及储能材料技术领域，具体涉及一种多元复合纳米储能材料及其制备方法。

背景技术

无机水合盐由于导热系数较高、潜热大、熔解热高、密度较大、价格便宜、材料易得、防火性佳等特点，是最有潜力的中低温储能材料，尤其适用于建筑领域的储能。然而，无机水合盐在进行潜热储存时，存在相变可逆性差、相分离、过冷、稳定性差以及热循环性能衰退等问题，从而限制了其应用。现有技术通常是通过加入成核剂和增稠剂来改善过冷和相分离问题，但是这种方法降低了潜热值和储能效果并且难以解决热循环衰退问题。

因此，需要发展一种有效的方法来最大限度利用无机水合盐材料储能的优点、避免缺点，达到安全高效环保储能的目的。

发明内容

本发明为解决无机水合盐在使用过程中出现的过冷、相分离及热循环性能衰退问题，提供了一种多元复合纳米储能材料及其制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种多元复合纳米储能材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、基料制备：将两种或两种以上无机水合盐混匀得到基料；

S2、纳米硅凝胶的制备：将硅源在酸性条件下水解，然后加入造孔剂加热搅拌均匀得到纳米硅溶胶，向纳米硅溶胶中加入晶核促进剂，并在碱性条件下缩合，得到纳米硅凝胶；

S3、向纳米硅凝胶中加入导热增强剂，加热搅拌均匀得到高导热纳米硅凝胶；

S4、将高导热纳米硅凝胶加入基料中，并加入温度调节助剂，加热搅拌分散均匀，冷却，得到多元复合纳米储能材料；

多元复合纳米储能材料的原料重量份如下：基料60～90％、纳米硅凝胶 5～20％、导热增强剂0.5～10％、温度调节助剂0.5～10％，原料的重量份数之和为100％。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，步骤S1的具体步骤为：将两种或两种以上的无机水合盐混合，在40～80℃条件下搅拌加热，待混合物完全溶解后取出冷却得到基料，其中温度选择为无机水合盐的熔点之上沸点之下使得两种或多种无机水合盐完全溶解并混匀。

无机水合盐为十水硫酸钠、十二水磷酸氢二钠、十水碳酸钠、三水醋酸钠、三水乙酸钠、六水氯化钙、六水氯化镁中的两种或多种。

进一步，步骤S2中纳米硅凝胶的具体制备步骤为：将硅源溶于乙醇制备浓度为40～80wt％的硅源溶液，40～90℃搅拌前提下，用酸将硅源溶液的 pH值调整为3～4，反应1～4小时，然后加入浓度为5～20wt％的造孔剂溶液，在40～70℃条件下加热搅拌5～20分钟，得到纳米硅溶胶，造孔剂溶液占多元复合纳米储能材料原料的重量份比例为0.05～0.5％。

进一步，步骤S2中，将晶核促进剂溶于去离子水制成浓度为10～50wt％的晶核促进剂水溶液，并将晶核促进剂水溶液加入纳米硅溶胶中，50～80℃搅拌条件下，加入氨水调整体系的pH值为8～10，反应1～2h，晶核促进剂水溶液占多元复合纳米储能材料原料的重量份比例为0.5～10％。