儲能材料的制備方法頁PPT課件

1、儲能材料的制備方法陳超儲能材料引言系統(tǒng)中存在著供能和耗能之間的不協(xié)調(diào)性，造成了能量利用的不合理性和大量浪費。熱能儲存技術：利用物理熱的形式將暫時不用的余熱或低品位熱量儲存于適當?shù)慕橘|中,在需要使用時再通過一定的方法將其釋放出來,從而解決了由于時間、空間或強度上熱能供給和需求間不匹配性所導致的能源利用率低的問題，最大限度地利用加熱過程中的熱能或余熱,提高整個加熱系統(tǒng)的熱效率。正文儲能材料 利用物質發(fā)生物理或化學變化來儲存能量的功能性材料,它所儲存的能量可以是電能、機械能、化學能或熱能,也可以是其它形式的能量。 儲能材料的分類顯熱式相變式化學反應式復合式通過加熱介質，使其溫度升高而儲存能量，又“熱

2、容式儲能”利用儲熱介質被加熱到相變溫度時吸收大量相變潛熱而儲存能量，又“潛熱儲能”利用可逆化學反應，在受冷和受熱時可發(fā)生兩個方向的反應，分別對外吸熱或放熱，這樣可實現(xiàn)能量儲存綜合顯熱材料和相變材料優(yōu)點克服它們?nèi)秉c的新材料，由相變材料和載體基質組成，在使用過程中同時利用顯熱和潛熱。顯熱式相變式化學反應式復合式儲能材料：陶瓷蜂窩體、硅質、鎂質耐火磚、耐火泥等熱容較大的物質固一固相變材料固一氣相變材料液一氣相變材料固一氣相變材料：無機鹽一纖維織物有機/無機類無機/無機類、無機氫化物等：多元醇、HDPE、層狀鈣鈦礦等：水合鹽、無機鹽、金屬及合金、石蠟等：如干冰：水蒸氣：石蠟/纖維織物：硬脂酸/高密度聚

3、乙烯、石蠟/混凝土：無機鹽/陶瓷基、水合鹽/混凝土相變材料的制備方法相變微膠囊法溶膠凝膠法插層復合法毛細吸附法納米微粒改性法無機/無機復合儲能材料水合鹽/混凝土無機鹽/陶瓷基制備方法主要有以下2種:混合燒結法熔融浸滲法1、顯熱式儲能材料開發(fā)利用最早的儲能材料,最初的儲能材料就是利用物質的顯熱來儲存太陽能主要材料 陶瓷蜂窩體、蓄熱球、硅質、鎂質耐火磚、耐火泥等熱容較大的物質優(yōu)點：使用簡單安全，壽命較長，成本很低缺點：儲熱密度小，蓄(釋)熱不能恒溫2、相變儲能材料相變材料與顯熱儲能材料相比,它的儲能密度至少高出一個數(shù)量級,能夠通過相變在恒溫條件下吸收或釋放大量的熱能,它也儲存顯熱由于液一氣和固一氣

4、相變過程中有大量氣體產(chǎn)生，體積變化很大,對容器的要求很高,故在實際中很少應用。固一液和固一固相變材料是目前研究最多、最廣,也是最成熟的兩大類儲能材料。3、化學反應儲能材料目前研究較中的無機水合物、氫氧化物及多孔材料均有一致命缺點,就是反應過程中有氣體產(chǎn)生,故對反應器的要求非?？量?，而且應用時存在的技術復雜，一次性投資大及整體效率不高等缺點，因以上問題,化學儲能材料應用領域很狹窄。目前化學儲能廣泛應用于化學熱泵、化學熱管、化學熱機和滅火材料等方面4、復合儲能材料目前所說的復合儲能材料主要指有相變材料和支撐材料復合而成,且使用過程中形狀保持的儲能材料,又稱定形儲能材料。近幾年才發(fā)展起來的,它易于加

5、工，成本較低，傳熱性能好,其相變溫度在較大范圍內(nèi)可以選擇，而且具有與傳統(tǒng)相變材料相當?shù)南嘧儩摕?，因而有著很好的應用前景?.相變微膠囊法相變微膠囊是由高分子聚合物作為殼材，相變物質作為芯材，通過物理方法、化學方法或者物理化學方法將相變材料包覆、封裝在一種微型膠囊內(nèi)，制成相變固體顆粒。制造方法 物理法（噴霧干燥法、噴霧冷凍法、空氣懸浮法等） 物理化學法（水相分離法、油相分離法、囊心交換法等） 化學法（界面聚合法、原位聚合法、分子包囊法等）一般過程： a、內(nèi)相在介質中的分散 b、加入成膜材料（壁材） c、壁材的沉積 d、壁膜的固化2.溶膠凝膠法一般是用有機金屬鹽類或其他高化學活性組分作為前軀體，使

6、其在醇溶液中發(fā)生水解-縮聚反應，逐步形成具有三維網(wǎng)絡空間結構的凝膠體系，進行干燥、固化等一系列相應的后處理即可得到多孔結構基體，實現(xiàn)相變材料的定型包覆。其最基本的反應是： (l) 水解反應 (2) 聚合反應存在的問題： 1、原料價格貴，有些原料健康有害； 2、所需時間較長，常需要幾天或幾周； 3、干燥后會收縮。3.插層復合法插層復合法一般是將層狀無機物( 一般為層狀硅酸鹽) 作為載體，然后將有機相變材料作為客體插入到載體的層間，從而制得納米復合相變材料。過程包括: ( 1) 有機單體插層原位聚合; ( 2) 在溶液中聚合物直接插層復合; ( 3) 聚合物熔融直接插層復合。插層復合法所用的無機物

7、屬于層狀或多孔性的。4.毛細吸附法由于多孔石墨、膨脹石墨以及多孔硅酸鹽礦物具有發(fā)達的網(wǎng)狀孔隙結構，具有高的表面活性、高的比表面積和非極性，內(nèi)部的孔為納米級的微孔，且含有親油基團，這樣就對非極性相變材料具有很強的吸附性，因此就可形成由非極性相變材料和多孔石墨、膨脹石墨或硅酸鹽礦物組成的復合相變材料。5.納米微粒改性法由于納米微粒的不穩(wěn)定性,具有很高的表面能,極易團聚成二次粒子。表面改性的目的就是改善納米粉體表面的可濕潤性,增強納米粉體在介質中的界面相容性,使納米粒子容易在有機化合物或水介質中分散,提高納米粉體的應用性能。改性方法： 化學方法、物理方法、超聲波分散及高能處理等方法第1種：噴霧干燥工

8、藝， 復雜價格較貴，但制備的粉體勻均且流動 性好第2種：干磨陶瓷粉工藝，制備的粉體均勻性較好第3種：工藝最簡單，價格最便宜，最適合工業(yè)化生產(chǎn)混合燒結法三種工藝流程：混合燒結法優(yōu)點：工藝簡單,無機鹽的含量易于掌握,便于工業(yè)化生產(chǎn)缺點：較高的燒結溫度易造成無機鹽的擴散分解性能影響因素：原材料的性能、粉體顆粒度和配比、添加劑的選擇、成型和燒結制度的選擇等熔融浸滲法（熔滲法）該工藝先按要求制備出有連通網(wǎng)絡結構的多孔陶瓷基體，再將無機鹽熔化滲入陶瓷基體中, 也稱二級制造法工藝過程: 備料、多孔陶瓷的制備、熔融無機鹽浸漬優(yōu)點：能避免熔融無機鹽在高溫燒結時的流失和蒸發(fā)； 制品保形性好，尺寸可精控; 有較好的綜合力學性能缺點：工藝較復雜，成本高；無機鹽含量有限影響熔滲的因素：慮陶瓷基體和熔體自身的熱物性溫度與熔滲時間表面活性物質的影響儲能材料制備一般都要滿足以下幾點要求1、儲能密度大；對顯熱儲能材料要求材料的熱容大；對潛熱儲能材料要求相變潛熱大；對化學反應儲能材料要求反應的熱效應大。2、穩(wěn)定性好；對單組分材料