本发明专利技术涉及提钒尾渣/泡沫炭/有机质复合相变材料及其制备方法，属于复合相变储能材料技术领域。本发明专利技术解决的技术问题是提供一种导热性能好的提钒尾渣/泡沫炭/有机质复合相变材料。该材料以泡沫炭为支架，泡沫炭的孔隙中填充有机质和提钒尾渣，且提钒尾渣均匀分布在有机质中，所述提钒尾渣为微米级，提钒尾渣占复合相变材料重量的0.4～3％。本发明专利技术复合相变材料，所使用的支撑材料泡沫炭和强化传热剂提钒尾渣价格比较低廉；制备过程中使用恒温水浴且在常压而非真空条件下进行搅拌即可，制备的过程简单、方便、能耗低，适合于大规模生产过程，能够实现固体废弃物资源再利用的同时还可以实现资源的优势整合。
Vanadium extraction tailings / foamed carbon / organic composite phase change material and preparation method thereof
【技术实现步骤摘要】
提钒尾渣/泡沫炭/有机质复合相变材料及其制备方法
本专利技术涉及提钒尾渣/泡沫炭/有机质复合相变材料及其制备方法，属于复合相变储能材料
技术介绍
常规能源的储量有限，能源的开发与使用又在不断的增长，环境问题的日益加重，新能源的开发与高效利用迫在眉睫，新能源中的太阳能、地热能和温差能等受地域、时间的限制会出现间歇性。利用相变材料对这些能源进行有效的储存不但可以实现连续化供能还可以提高能源的利用效率。然而这些材料也可以有效的在航空航天、太阳能干燥、太阳能采暖、工业废热回收、建筑节能等领域发挥重要作用。固-液有机相变储能材料具有相变潜热大、熔点范围广、化学性质稳定、无相分离，并且由于其主要是从植物和动物的油脂中还原得到，因此其还具有无毒无腐蚀性的优点。所以作为一种综合性能优异的环境友好型相变材料，其在热能存储上具有巨大的应用潜力。然而单纯的有机固-液相变储能材料也存在导热性差、熔化状时易泄露等缺点，这些缺点在一定程度上也限制了它们的广泛应用。另外，单一的有机相变材料还存在储热能力有限、储热范围狭窄等缺点，所以开发一种储热范围比较宽的组合有机相变材料是非常有必要的。目前的有机固-液相变储能材料主以各种多孔材料作为支撑材料，有机质作为主材制备而成的复合相变材料，例如膨胀珍珠岩、泡沫石墨、泡沫金属、膨胀石墨、泡沫陶瓷等。但是随着这些多孔材料的加入，虽然在一定程度上提高了其导热能力，然而，与此同时其相变潜热也相应的减小了，这些材料制备成本还比较高。因此需要找到一种方法来平衡在提高复合相变储能材料热导率的同时其相变潜热还保持在一个较高的水平。而泡沫炭作为一种廉价的支撑材料进入人们的视野，但是在制备复合相变材料之后，泡沫炭也存在一定的缺点就是导热性能增强不是很明显。
技术实现思路
针对以上缺陷，本专利技术解决的技术问题是提供一种导热性能好的提钒尾渣/泡沫炭/有机质复合相变材料。本专利技术提钒尾渣/泡沫炭/有机质复合相变材料，是以泡沫炭为支架，泡沫炭的孔隙中填充有机质和提钒尾渣，且提钒尾渣均匀分布在有机质中，所述提钒尾渣粒度小于23μm，提钒尾渣占有机质和提钒尾渣总重量的0.4～3wt％。优选的，所述泡沫炭的炭含量为30～60％；苯吸附≥25％；孔隙率为70～80％；密度为0.05～0.06g/cm3。优选的，所述有机质为石蜡、十六酸、硬脂酸中的至少一种。优选的，所述提钒尾渣由以下重量百分比的组分组成：25～35％的铁，1～3％的五氧化二钒，1～3％的三氧化二铬，其余为三氧化二铝、二氧化硅、氧化镁、钙氧化物以及不可避免的杂质。更优选的，所述提钒尾渣由以下重量百分比的组分组成：30％的铁，2.08％的五氧化二钒，2.24％的三氧化二铬，其余为三氧化二铝、二氧化硅、氧化镁、钙氧化物以及不可避免的杂质。优选的，填充率≥90％。作为优选方案，所述有机质为石蜡时，提钒尾渣占复合相变材料重量的0.8～3％；所述有机质为十六酸时，提钒尾渣占复合相变材料重量的1.6％；所述有机质为硬脂酸时，提钒尾渣占复合相变材料重量的0.8％或2％。本专利技术还提供本专利技术所述的提钒尾渣/泡沫炭/有机质复合相变材料的制备方法。本专利技术提钒尾渣/泡沫炭/有机质复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：a、将有机质熔融，加入提钒尾渣，搅拌均匀，得到提钒尾渣-有机质固液混合物；b、将提钒尾渣-有机质固液混合物填充于泡沫炭中，然后冷却，得到提钒尾渣/泡沫炭/有机质复合相变材料。优选的，b步骤将提钒尾渣-有机质固液混合物填充于泡沫炭中的具体方法为：将泡沫炭置于铝盒中，将提钒尾渣-有机质固液混合物浇淋在泡沫炭中，泡沫炭被完全覆盖时停止浇淋。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术提钒尾渣/泡沫炭/有机质复合相变材料，所使用的支撑材料泡沫炭和强化传热剂提钒尾渣价格比较低廉；制备过程中使用恒温水浴且在常压而非真空能条件下进行搅拌即可，制备的过程简单、方便、能耗低，适合于大规模生产过程。(2)本专利技术使用石蜡、十六酸和硬脂酸作为固-液有机相变材料，可以将单一的有机质相变材料的温度范围拓宽，从单纯的60℃左右拓展到55℃～75℃。根据导热规律，在传热过程中流体的热量不断减少，温度降低可以让相变温度高的材料先进储热，相变温度低的相变材料在末端，实现热能的多极化利用。(3)本专利技术使用固体废弃物提钒尾渣作为二次强化传热材料，可以有效的降低生产成本，另外将相变材料、泡沫炭材料和固体废弃物复合制备得到多元化相变热能储存，实现固体废弃物资源的再利用的同时还可以实现资源的优势整合。附图说明图1为混合2％的120目提钒尾渣的石蜡。图2为混合2％微米级提钒尾渣的石蜡。图3为实施例1～7制备的提钒尾渣/泡沫炭/石蜡复合相变材料的充热性能测试结果，图中的百分数为提钒尾渣含量。图4为实施例1～7制备的提钒尾渣/泡沫炭/石蜡复合相变材料的放热性能测试结果，图中的百分数为提钒尾渣含量。图5为实施例8～14制备的提钒尾渣/泡沫炭/十六酸复合相变材料的充热性能测试结果，图中的百分数为提钒尾渣含量。图6为实施例8～14制备的提钒尾渣/泡沫炭/十六酸复合相变材料的放热性能测试结果，图中的百分数为提钒尾渣含量。图7为实施例15～21制备的提钒尾渣/泡沫炭/硬脂酸复合相变材料的充热性能测试结果，图中的百分数为提钒尾渣含量。图8为实施例15～21制备的提钒尾渣/泡沫炭/硬脂酸复合相变材料的放热性能测试结果，图中的百分数为提钒尾渣含量。图9为添加2％提钒尾渣的提钒尾渣/泡沫炭/石蜡复合相变材料的充放热温度场分析。图10为添加2％提钒尾渣的提钒尾渣/泡沫炭/石蜡复合相变材料的充放热红外分析。图11为添加1.6％提钒尾渣的提钒尾渣/泡沫炭/十六酸复合相变材料的充放热温度场分析。图12为添加2％提钒尾渣的提钒尾渣/泡沫炭/硬脂酸复合相变材料的充放热温度场分析。具体实施方式本专利技术提钒尾渣/泡沫炭/有机质复合相变材料，以泡沫炭为支架，泡沫炭的孔隙中填充有机质和提钒尾渣，且提钒尾渣均匀分布在有机质中，所述提钒尾渣粒度小于23μm，提钒尾渣占有机质和提钒尾渣总重量的0.4～3wt％。即提钒尾渣重量/(提钒尾渣重量+有机质重量)＝0.4～3％。本专利技术提钒尾渣/泡沫炭/有机质复合相变材料，利用泡沫炭本身所具有的网络状的结构来将有机质吸附于其中，同时添加提钒尾渣来加快材料的充放热，得到一种充放热时间短的复合相变材料，同时其成本较低。本领域常用的普通泡沫炭均适用于本专利技术，优选的，所述泡沫炭的炭含量为30～60％；苯吸附≥25％；孔隙率为70～80％；密度为0.05～0.06g/cm3。本专利技术中的有机质可以采用本领域常用的有机质相变材料，为了拓宽相变材料的温度范围，优选的，所述有机质为石蜡、十六酸或硬脂酸的至少一种。采用石蜡、十六酸和硬脂酸作为固-液有机相变，可以将单一的有机质相变材料的温度范围拓宽，从单纯的60℃左右拓展到55℃～75℃。根据导热规律，在传热过程中流体的热量不断减少，温度降低可以让相变温度高的材料先进储热，相变温度低的相变材料在末端，实现热能的多极化利用。提钒尾渣为提钒时产生的固体废弃物，研究发现，提钒尾渣可以作为强化传热剂，加入相变材料中，可以提高相变材料的热传导速率。优选的，所述提钒尾渣由以下重量百分比的组分组本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.提钒尾渣/泡沫炭/有机质复合相变材料，其特征在于：该复合相变材料以泡沫炭为支架，泡沫炭的孔隙中填充有机质和提钒尾渣，且提钒尾渣均匀分布在有机质中，所述提钒尾渣粒度小于23μm，提钒尾渣占有机质和提钒尾渣总重量的0.4～3wt％。
【技术特征摘要】
1.提钒尾渣/泡沫炭/有机质复合相变材料，其特征在于：该复合相变材料以泡沫炭为支架，泡沫炭的孔隙中填充有机质和提钒尾渣，且提钒尾渣均匀分布在有机质中，所述提钒尾渣粒度小于23μm，提钒尾渣占有机质和提钒尾渣总重量的0.4～3wt％。2.根据权利要求1所述的提钒尾渣/泡沫炭/有机质复合相变材料，其特征在于：所述泡沫炭的炭含量为30～60％；苯吸附≥25％；孔隙率为70～80％；密度为0.05～0.06g/cm3。3.根据权利要求1所述的提钒尾渣/泡沫炭/有机质复合相变材料，其特征在于：所述有机质为石蜡、十六酸、硬脂酸中的至少一种。4.根据权利要求1所述的提钒尾渣/泡沫炭/有机质复合相变材料，其特征在于：所述提钒尾渣由以下重量百分比的组分组成：25～35％的铁，1～3％的五氧化二钒，1～3％的三氧化二铬，其余为三氧化二铝、二氧化硅、氧化镁、钙氧化物以及不可避免的杂质；优选的，所述提钒尾渣由以下重量百分比的组分组成：30％的铁，2.08％的五氧化二钒，2.24％的三氧化二铬，其余为三氧化二铝、二氧化...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐众，吴恩辉，侯静，李军，丁界雄，田美，
申请(专利权)人：攀枝花学院，攀枝花大学科技园发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。