本發(fā)明屬于相變儲(chǔ)能材料，具體涉及一種用于太陽能蓄熱的相變儲(chǔ)能材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、相變，也就是物質(zhì)的物相(固、液、氣)發(fā)生變化的過程，以水為例，水有三態(tài)：水蒸氣、水、冰，分別對(duì)應(yīng)氣相、液相、固相。將常溫的水逐漸加熱，到達(dá)100℃時(shí)，水會(huì)逐漸沸騰，冒出大量氣泡，直到完全蒸發(fā)，這個(gè)液相水變成氣相水的過程，就是氣-液相變。將常溫的水放進(jìn)冰箱的冷凍層，不斷降溫，水就會(huì)逐漸冷卻，到0℃時(shí)開始結(jié)冰，變成冰水混合物，直到完全凝固變成一塊完整的冰塊，這個(gè)液相水變成固相水的過程，就是液-固相變。自然界中各種各樣的物質(zhì)，絕大多數(shù)都是以固、液、氣三種聚集態(tài)存在著，也能發(fā)生相應(yīng)的相變過程。
2、近年來，可再生能源和清潔能源在電力等領(lǐng)域的利用比重不斷提高。然而，清潔能源(如風(fēng)能、太陽能、生物能和地?zé)崮?的使用往往受到供應(yīng)間歇、儲(chǔ)存困難和穩(wěn)定性差的限制。相變材料(pcm)具有熱能存儲(chǔ)容量高、成本低等特點(diǎn)，是清潔能源轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存的理想載體。在相變過程中，相變材料能夠以潛熱的形式儲(chǔ)存熱能，與其他類型的儲(chǔ)熱介質(zhì)(例如顯熱和化學(xué)反應(yīng)熱)相比，潛熱更高效、更穩(wěn)定。
3、現(xiàn)有公布號(hào)為cn105950120a的中國發(fā)明專利，公開了一種用于太陽能蓄熱的相變儲(chǔ)能材料，由80～85％的三水醋酸鈉，5～8％的成核劑，7～15％的定型載體組成，其中所述成核劑為乙醇和氟酸鉀鹽的混合物，所述定型載體為膨脹石墨。其可以解決以三水醋酸鈉作為太陽能蓄熱材料所存在的過冷度和相分離問題。該相變材料不僅利用氟酸鉀鹽進(jìn)行晶型成核，同時(shí)也利用乙醇與相變材料接觸時(shí)所形成的相界面的表面張力進(jìn)行快速的成核。這兩種成核方式的結(jié)合，起到了相互誘導(dǎo)的作用，避免在實(shí)際使用中由于瞬時(shí)溫度過高所導(dǎo)致的單一成核方式的失效。
4、但是，膨脹石墨的孔隙率與比表面積會(huì)限制對(duì)熔融醋酸鈉的吸附能力，導(dǎo)致循環(huán)后部分液相泄漏，熱焓值衰減過快。并且，膨脹石墨骨架塌陷，也會(huì)影響循環(huán)穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)耐久性，導(dǎo)致循環(huán)后熱焓衰減(循環(huán)衰減率)過大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種用于太陽能蓄熱的相變儲(chǔ)能材料及其制備方法，能夠有效提高制得相變儲(chǔ)能材料的熱焓值，并降低其循環(huán)衰減率。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面的，本發(fā)明提供一種用于太陽能蓄熱的相變儲(chǔ)能材料，按重量份數(shù)計(jì)，包括以下組分：三水醋酸鈉80-85份、改性膨脹石墨17-18份和改性成核劑4-5份；
3、所述改性膨脹石墨由可膨脹石墨經(jīng)梯度高溫處理制得；
4、所述改性成核劑由氟硼酸鉀經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理后再分散于乙醇中制得。
5、進(jìn)一步地，包括以下組分：三水醋酸鈉82份、改性膨脹石墨17.5份和改性成核劑4.5份。
6、進(jìn)一步地，所述改性膨脹石墨的制備方法如下：
7、a1、將可膨脹石墨浸泡于硫酸溶液中2-5min后，濾出，得到酸插層石墨；
8、a2、將a1所得酸插層石墨于惰性氣氛中，以8-10℃/min升溫至790-810℃，維持20-25min，促使層間化合物初步分解，形成微孔結(jié)構(gòu)，得到初膨石墨；
9、a3、繼續(xù)升溫至1100℃，同時(shí)施加750-800w微波輻照10-12s，快速冷卻，利用熱沖擊擴(kuò)大孔隙尺寸，利用微波的穿透性加熱加速層間氣體的釋放，形成大孔，同時(shí)保持孔隙結(jié)構(gòu)的貫通性，即得改性膨脹石墨。
10、進(jìn)一步地，所述可膨脹石墨的規(guī)格為100目或200目。
11、進(jìn)一步地，所述硫酸溶液的濃度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為90-95％。
12、進(jìn)一步地，所述改性成核劑的制備方法如下：
13、b1、將氟硼酸鉀與硅烷偶聯(lián)劑(kh-550)按質(zhì)量比1：(0.09-0.11)混合，在60±2℃下攪拌形成疏水包覆層，降低其與極性醋酸鈉的親和力，得到疏水氟硼酸鉀；
14、b2、將乙醇與b1所得疏水氟硼酸鉀按質(zhì)量比(3.5-4)：1混合，然后進(jìn)行超聲分散，破壞顆粒團(tuán)聚，形成均勻分散體系，即得改性成核劑。
15、進(jìn)一步地，b1中，攪拌速度為180-240r/min，攪拌時(shí)間為30-40min。
16、進(jìn)一步地，b2中，超聲分散的頻率為35-45khz，超聲分散的時(shí)間為25-35min。
17、第二方面的，本發(fā)明提供一種上述的用于太陽能蓄熱的相變儲(chǔ)能材料的制備方法，包括如下步驟：將三水醋酸鈉加熱熔融后，先加入改性成核劑，再加入改性膨脹石墨，攪拌均勻，冷卻，即得。
18、本申請(qǐng)具有以下有益效果：
19、本發(fā)明改性膨脹石墨由可膨脹石墨經(jīng)梯度高溫處理制得，平均孔徑增大，大孔占比增加；同時(shí)，改性成核劑為氟硼酸鉀經(jīng)疏水化處理后再經(jīng)分散優(yōu)化以抑制孔隙缺陷制得。
20、硅烷偶聯(lián)劑(kh-550)在氟硼酸鉀表面形成疏水層，顯著降低其與極性醋酸鈉的親和力；醋酸鈉優(yōu)先通過毛細(xì)作用吸附于小孔，而非被大孔物理截留，進(jìn)而協(xié)同提高有效相變材料利用率，協(xié)同提高熱焓值。
21、大孔截留量減少，孔隙塌陷并鎖死醋酸鈉的量減少；并且，疏水氟硼酸鉀減少對(duì)大孔的填充，避免因熱膨脹差異導(dǎo)致大孔孔隙塌陷(塌陷率下降)，進(jìn)一步減少醋酸鈉的永久鎖死量，協(xié)同抑制熱焓衰減，進(jìn)而使得1000次循環(huán)后的熱焓衰減率下降。
1.一種用于太陽能蓄熱的相變儲(chǔ)能材料，其特征在于，按重量份數(shù)計(jì)，包括以下組分：三水醋酸鈉80-85份、改性膨脹石墨17-18份和改性成核劑4-5份；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽能蓄熱的相變儲(chǔ)能材料，其特征在于，包括以下組分：三水醋酸鈉82份、改性膨脹石墨17.5份和改性成核劑4.5份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于太陽能蓄熱的相變儲(chǔ)能材料，其特征在于，所述改性膨脹石墨的制備方法如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于太陽能蓄熱的相變儲(chǔ)能材料，其特征在于，所述可膨脹石墨的規(guī)格為100目或200目。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于太陽能蓄熱的相變儲(chǔ)能材料，其特征在于，所述硫酸溶液的濃度為90-95％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于太陽能蓄熱的相變儲(chǔ)能材料，其特征在于，所述改性成核劑的制備方法如下：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于太陽能蓄熱的相變儲(chǔ)能材料，其特征在于，b1中，攪拌速度為180-240r/min，攪拌時(shí)間為30-40min。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于太陽能蓄熱的相變儲(chǔ)能材料，其特征在于，b2中，超聲分散的頻率為35-45khz，超聲分散的時(shí)間為25-35min。
9.一種如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的用于太陽能蓄熱的相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：將三水醋酸鈉加熱熔融后，先加入改性成核劑，再加入改性膨脹石墨，攪拌均勻，冷卻，即得。