一种相变储能装置及其制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种相变储能装置及其制备方法，包括外壳、储能球，所述外壳设为筒状结构，外壳内填充储能球，所述储能球包括球壳、相变储能材料，所述相变储能材料放在球壳内，所述相变储能材料采用石蜡或者其石墨烯复合相变材料。本发明专利技术能够将有机相变材料浸润到石墨烯气凝胶中，制备成石墨烯复合相变材料，而且将石墨烯复合相变材料制备成球形，放入到金属的球形壳内形成储能球，并将储能球封装在筒状的外壳内，方便使用，储能球与经过储能装置的导热工质接触面积大，有利于热传导的顺利进行，储能球内的石墨烯气凝胶也能够增加石蜡的导热能力，便于石蜡内的热量传导。

A phase change energy storage device and its preparation method

The invention relates to a phase change energy storage device and a preparation method thereof, including a shell and an energy storage ball. The shell is arranged in a cylindrical structure and filled with an energy storage ball. The energy storage ball includes a spherical shell and a phase change energy storage material. The phase change energy storage material is placed in a spherical shell. The phase change energy storage material adopts paraffin or graphene composite phase change material. The invention can infiltrate organic phase change material into graphene aerogel, prepare graphene composite phase change material, and prepare graphene composite phase change material into spherical shape, put into the spherical shell of metal to form energy storage ball, and store energy ball in the cylindrical shell, which is convenient to use. The contact area between the energy storage ball and the heat conducting working substance through the energy storage device is large, which is favorable for heat transfer. The smooth conduction of the guide, the graphene aerogel in the energy storage sphere can also increase the thermal conductivity of paraffin and facilitate the heat conduction in paraffin wax.

【技术实现步骤摘要】
一种相变储能装置及其制备方法
本专利技术涉及新能源
，具体涉及一种相变储能装置及其制备方法。
技术介绍
蓄能作为热力系统的重要环节，受到越来越多的研究学者和公司的重视。按照主流的分类，蓄能技术可分为：显热蓄能、潜热蓄能和热化学蓄能。国内外对蓄能的研究主要集中在两个领域：首先是太阳能集热电，探宄蓄能装置在太阳能集热系统中的性能与作用；其次为蓄能技术在建筑节能领域的应用，多关注蓄能技术在民用或商用建筑的空调、制冷、采暖及热水供应系统中的应用。其中，太阳能热发电领域多采用中高温蓄能技术，而在建筑节能领域，主要是开发中低温蓄热装置进行供暖、通风及空调。蓄能材料按照组成可分为无机蓄冷材料和有机蓄冷材料，结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金均属于无机蓄能材料，结晶水合盐是利用脱出和吸收结晶水使盐溶解吸热或放热来达到储能的目的，其熔点范围从几摄氏度到一百多摄氏度，是中低温储能相变材料的中药一类，它们的特点是导热系数较大、储能密度大、熔解热高、价格便宜、用途广泛。通常用得较多的是磷酸盐、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、碱金属和碱土金属的卤化盐等。有机相变材料主要有石蜡类、脂肪酸类、醇类等。石蜡类相变蓄冷材料已经被广泛采用。石蜡是一种混合物，主要由直链烷烃混合而成，CnH2n+2。作为相变储能材料，石蜡具有很多优点，发生相变时蒸汽压低、无过冷现象、化学性质稳定、熔解热高、结晶时无析出自成核、无毒无刺激性气味、价格低等。石蜡的熔点和熔解热能够随着碳链的增长而增大，从而能够得到一系列不同相变温度的储能材料，并在碳链增长到一定程度，熔点的增加值变小，最终趋于一定值。但是石蜡也有他不足的地方，如导热性能差等问题，非石蜡类有机相变材料包括脂肪酸、醋、醇和某些聚合物等。它们的优点很多，熔点范围为之间，熔化热为，过冷及腐蚀性较小、不易发生相分离、固体成型好，同样地，缺点也是导热性较差。所以解决有机相变储能材料的导热性问题，和增加其储能装置的导热面积，是缩短其储能时间的关键。
技术实现思路
为克服所述不足，本专利技术的目的在于提供一种相变储能装置及其制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种相变储能装置，包括外壳、储能球，所述外壳设为筒状结构，外壳内填充储能球，所述储能球包括球壳、相变储能材料，所述相变储能材料放在球壳内。具体地，所述外壳包括内层和外层，内层和外层中间填充保温材料，所述保温层材料选用聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料。具体地，所述外壳的一端设为蒸发段，另一端设为冷凝段。具体地，所述球壳采用铁、铜制成。具体地，所述相变储能材料采用石蜡或者其石墨烯复合相变材料。一种相变储能装置的制备方法，包括以下步骤：D1制备石墨烯复合相变材料首先，制备石墨烯气凝胶向去离子水中加入大尺寸氧化石墨烯，超声分散1h制备浓度为5mg/mL的氧化石墨烯水溶液，再加入碳纳米管，超声分散30min，氧化石墨烯与碳纳米管的质量比为1:1，得到混合液，向混合液中滴入两滴氨水，搅拌30min，得混合分散液，将混合分散液放入球形模具内，将其转移到管式炉中，在水合肼氛围下，加热至80-90℃，保持24h，进行水热反应，得到球形水凝胶，用20％水醇溶液透析6h，冰箱冷冻后，再用冻干机冷冻干燥，得到石墨烯气凝胶，冷冻干燥时，冻干机保持10Pa以下的真空度，冷冻干燥处理24-48h；其次，制备石墨烯复合相变材料将石墨烯气凝胶置于管式炉中退火，以抽真空-注水氮气的方式进行气体置换3次，在氮气气氛下以5℃/min的速度升温至800-900℃，并保持5h后，再以5℃/min的速度降至室温，得到退火后的石墨烯气凝胶，将经过退火后的石墨烯气凝胶浸渍于溶解有石蜡的二氯甲烷中，充分吸收后，取出，在常压室温下，放置12-24h，待二氯甲烷挥发后，再将其置于30℃的真空烘箱中干燥24h,得到球形石墨烯复合相变材料；D2制备储能球将制备的球形复合相变材料放入到球壳内，并密封；D3将储能球放入外壳内，制成相变储能装置。本专利技术具有以下有益效果：将有机相变材料浸润到石墨烯气凝胶中，制备成石墨烯复合相变材料，而且将石墨烯复合相变材料制备成球形，放入到金属的球形壳内形成储能球，并将储能球封装在筒状的外壳内，方便使用，储能球与经过储能装置的导热工质接触面积大，有利于热传导的顺利进行，储能球内的石墨烯气凝胶也能够增加石蜡的导热能力，便于石蜡内的热量传导。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的储能球结构示意图。图中1外壳，11蒸发段，12冷凝段，2储能球，21球壳，22石墨烯气凝胶，23相变储能材料。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。实施例一根据图1、图2所示的一种相变储能装置，包括外壳、储能球，所述外壳设为筒状结构，外壳内填充储能球，所述储能球包括球壳、相变储能材料，所述相变储能材料放在球壳内。具体地，所述外壳包括内层和外层，内层和外层中间填充保温材料，所述保温层材料选用聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料。具体地，所述外壳的一端设为蒸发段，另一端设为冷凝段。具体地，所述球壳采用铁、铜制成。具体地，所述相变储能材料采用石蜡或者其石墨烯复合相变材料。一种相变储能装置的制备方法，包括以下步骤：D1制备石墨烯复合相变材料首先，制备石墨烯气凝胶向去离子水中加入大尺寸氧化石墨烯，超声分散1h制备浓度为5mg/mL的氧化石墨烯水溶液，再加入碳纳米管，超声分散30min，氧化石墨烯与碳纳米管的质量比为1:1，得到混合液，向混合液中滴入两滴氨水，搅拌30min，得混合分散液，将混合分散液放入球形模具内，将其转移到管式炉中，在水合肼氛围下，加热至80℃，保持24h，进行水热反应，得到球形水凝胶，用20％水醇溶液透析6h，冰箱冷冻后，再用冻干机冷冻干燥，得到石墨烯气凝胶，冷冻干燥时，冻干机保持10Pa以下的真空度，冷冻干燥处理24-48h；其次，制备石墨烯复合相变材料将石墨烯气凝胶置于管式炉中退火，以抽真空-注水氮气的方式进行气体置换3次，在氮气气氛下以5℃/min的速度升温至800℃，并保持5h后，再以5℃/min的速度降至室温，得到退火后的石墨烯气凝胶，将经过退火后的石墨烯气凝胶浸渍于溶解有石蜡的二氯甲烷中，充分吸收后，取出，在常压室温下，放置12h，待二氯甲烷挥发后，再将其置于30℃的真空烘箱中干燥24h,得到球形石墨烯复合相变材料；D2制备储能球将制备的球形复合相变材料放入到球壳内，并密封；D3将储能球放入外壳内，制成相变储能装置。实施例二一种相变储能装置，包括外壳、储能球，所述外壳设为筒状结构，外壳内填充储能球，所述储能球包括球壳、相变储能材料，所述相变储能材料放在球壳内。具体地，所述外壳包括内层和外层，内层和外层中间填充保温材料，所述保温层材料选用聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料。具体地，所述外壳的一端设为蒸发段，另一端设为冷凝段。具体地，所述球壳采用铁、铜制成。具体地，所述相变储能材料采用石蜡或者其石墨烯复合相变材料。一种相变储能装置的制备方法，包括以下步骤：D1制备石墨烯复合相变材料首先，制备石墨烯气凝胶向去离子水中加入大尺寸氧化石墨烯，超声分散1h制备浓度为5mg/mL的氧化石墨烯水溶液，再加入碳纳米管，超声分散30min，氧化石墨烯与碳纳米管的质量比为1:1，得到混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相变储能装置，其特征在于：包括外壳、储能球，所述外壳设为筒状结构，外壳内填充储能球，所述储能球包括球壳、相变储能材料，所述相变储能材料放在球壳内。

【技术特征摘要】
1.一种相变储能装置，其特征在于：包括外壳、储能球，所述外壳设为筒状结构，外壳内填充储能球，所述储能球包括球壳、相变储能材料，所述相变储能材料放在球壳内。2.根据权利要求1所述的一种相变储能装置，其特征在于：所述外壳包括内层和外层，内层和外层中间填充保温材料，所述保温层材料选用聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料。3.根据权利要求1所述的一种相变储能装置，其特征在于：所述外壳的一端设为蒸发段，另一端设为冷凝段。4.根据权利要求1所述的一种相变储能装置，其特征在于：所述球壳采用铁、铜制成。5.根据权利要求1所述的一种相变储能装置，其特征在于：所述相变储能材料采用石蜡或者其石墨烯复合相变材料。6.一种相变储能装置的制备方法，包括以下步骤：D1制备石墨烯复合相变材料首先，制备石墨烯气凝胶；其次，制备石墨烯复合相变材料；D2制备储能球将制备的球形复合相变材料放入到球壳内，并密封；D3将储能球放入外壳内，制成相变储能装置。7.根据权利要求6所述的一种相变储能装置的制备方法，其特征在于：所述制备石墨烯气凝胶的步骤为：制备石墨烯复合相变材料向去离子水中加入大尺寸氧化石...

【专利技术属性】
技术研发人员：张成如，
申请(专利权)人：山东星火科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：山东,37