【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及相变材料，具体涉及一种多孔碳基复合相变材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着人们生活水平的提高，冷链物流运输行业的快速发展，冷链产品安全关系人民群众身体健康和生命安全，当前，我国冷链物流各环节中存在衔接不当的问题，农产品在田间地头的预冷、出村进城的“最初一公里”以及配送的“最后一公里”的“断链”问题日益突出，与此相关的产品质量安全隐患较多。为解决“最后一公里”配送过程中的痛点问题，保证物品质量，需采用蓄冷剂对冷链运输物品持续供冷。
2、目前，常见的蓄冷材料主要包括：无机材料、有机材料和复合材料。无机相变材料一般是常见的结晶水合盐、金属合金以及其他无机材料。结晶水合盐作为使用最为广泛的一种无机蓄冷材料，存在最大的问题是：相分离、过冷度以及液体流动可能造成的食品安全和腐蚀问题。
3、目前将多孔碳材料作为支撑材料吸附相变材料，利用多孔碳材料较大的比表面积和丰富的孔径，能够有效吸附液态相变材料，解决液体流动及泄漏的问题，但仍然存在复合相变材料过冷度较高的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种多孔碳基复合相变材料，解决现有技术中多孔碳基复合相变材料过冷度高的问题。
2、本专利技术的第二个目的在于提供一种多孔碳基复合相变材料的制备方法，解决上述多孔碳基复合相变材料制备方法复杂的问题。
3、本专利技术的第三个目的在于提供一种多孔碳基复合相变材料的应用，解决现有技术中冷链物流运输车使用的蓄冷材料过冷度高导致的蓄冷能
4、为实现上述目的，本专利技术的多孔碳基复合相变材料的技术方案是：
5、一种多孔碳基复合相变材料，包括负载金属氧化物的多孔碳材料和吸附在多孔碳材料内部的无机水合盐相变材料。
6、本专利技术提供的多孔碳基复合相变材料，通过在多孔碳材料负载金属氧化物，对多孔碳材料表面结构进行改性，在无机水合盐相变材料相变过程中起到成核剂的作用，降低相变驱动能量，显著降低相变材料的过冷度，提高相变材料的蓄冷能力；并且金属氧化物的负载还能提高复合相变材料的导热性能，可以更快地与外界传递能量。另外本专利技术提供的多孔碳基复合相变材料，无需再添加成核剂，能够有效降低复合相变材料的成本。
7、为了进一步降低无机水合盐在开始相变时成核所需的能量，优选地，所述金属氧化物选自三氧化二铁、氧化锌、氧化铝中的一种。
8、为了进一步降低相变材料的相变驱动能量，优选地，所述多孔碳材料金属元素的负载量为11.5～15.5％。
9、本专利技术的多孔碳基复合相变材料的制备方法的技术方案是：
10、一种多孔碳基复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：
11、(1)将多孔碳材料在金属盐溶液中进行浸渍改性，随后进行氧化处理，得到负载金属氧化物的多孔碳材料；
12、(2)将步骤(1)得到的负载金属氧化物的多孔碳材料浸入无机水合盐溶液中进行吸附。
13、本专利技术提供的多孔碳基复合相变材料的制备方法，通过多孔碳材料浸渍金属盐溶液，再经过氧化处理使得金属盐氧化形成金属氧化物负载在多孔材料；本专利技术提供的制备方法工艺简单，使用的原料生物炭价格低廉、绿色环保。
14、为了进一步降低复合相变材料的过冷度，优选地，所述步骤(1)中金属盐溶液选自氯化铁、氯化锌、硫酸铁和硝酸铝溶液中的一种。
15、为了进一步提高金属氧化物的负载量，优选地，所述步骤(1)中金属盐溶液的浓度为0.15～0.25mol/l，所述浸渍改性时间为至少2h。
16、为了进一步提高多孔碳材料孔隙率和比表面积，优选地，所述多孔碳材料来源于生物炭材料，所述负载金属氧化物的多孔碳材料的制备方法为生物炭材料预碳化处理后在金属盐溶液中进行浸渍改性，随后进行氧化处理。通过预碳化的生物炭材料浸渍金属盐溶液，预碳化会破坏生物炭材料表面蜡质层，有利于改性金属盐溶液的负载，生物炭材料在预碳化时形成的孔隙能够吸收更多的金属盐溶液，并在氧化过程中与生物炭材料中的氧元素氧化形成金属氧化物负载在多孔材料。
17、为了进一步提高多孔碳材料对金属盐溶液的吸附效率及负载效率，优选地，所述预碳化处理温度为300～400℃，预碳化处理时间为1～3h，氧化处理温度为600～800℃，氧化处理时间为1～3h。预碳化生物炭材料会形成一定的孔隙，同时能破坏生物质表面蜡质层，预碳化后的生物炭材料浸渍低浓度金属盐溶液即可负载较多的金属盐，进而在氧化处理时氧化成更多的金属氧化物。
18、为了提高复合相变材料中无机盐相变材料的质量比，优选地，将步骤(2)中完成吸附的多孔碳材料表面喷涂封孔剂。封孔剂能够进一步防止无机水合盐从多孔碳材料的孔隙中析出，且相比浸渍方式，采用喷涂的方式涂覆封孔剂表面喷涂更均匀，使用较少的封孔剂即可实现较好的封孔作用，降低了封孔剂质量比，提高了蓄冷剂质量比，进而提高了多孔碳材料的单位质量蓄冷量。为了进一步提高封孔剂的喷涂均匀性，更优选地，所述封孔剂与多孔碳材料的质量比为1:10。
19、本专利技术的多孔碳基复合相变材料的应用的技术方案是：
20、一种多孔碳基复合相变材料的应用，所述多孔碳基复合相变材料作为蓄冷材料填充于冷链运输车的车厢壁夹层中。
21、本专利技术提供的多孔碳基复合相变材料的应用，通过将上述多孔碳基复合相变材料作为蓄冷材料填充于冷链运输车的车厢壁夹层中，通过多孔碳基复合相变材料的相变实现运输车车厢的蓄冷供冷，使用的多孔碳基复合相变材料无需采用絮凝胶、微胶囊和掺杂纳米材料等方式对无机盐进行固定交联，自身不存在相分离、过冷度高、液体流动的问题，且成本低廉，应用方便。
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1.一种多孔碳基复合相变材料，其特征在于，包括负载金属氧化物的多孔碳材料和吸附在多孔碳材料内部的无机水合盐相变材料。
2.如权利要求1或2所述的多孔碳基复合相变材料，其特征在于，所述金属氧化物选自三氧化二铁、氧化锌、氧化铝中的一种。
3.如权利要求1或2所述的多孔碳基复合相变材料，其特征在于，所述多孔碳材料金属元素的负载量为11.5～15.5％。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的多孔碳基复合相变材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的多孔碳基复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中金属盐溶液选自氯化铁、氯化锌、硫酸铁和硝酸铝溶液中的一种。
6.如权利要求4或5所述的多孔碳基复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中金属盐溶液的浓度为0.15～0.25mol/L，所述浸渍改性时间为至少2h。
7.如权利要求4所述的多孔碳基复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述多孔碳材料来源于生物炭材料，所述负载金属氧化物的多孔碳材料的制备方法为生物炭材料预碳化处理后在金属盐
8.如权利要求7所述的多孔碳基复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述预碳化处理温度为300～400℃，预碳化处理时间为1～3h，氧化处理温度为600～800℃，氧化处理时间为1～3h。
9.如权利要求4所述的多孔碳基复合相变材料的制备方法，其特征在于，将步骤(2)中完成吸附的多孔碳材料表面喷涂封孔剂。
10.一种如权利要求1-3任一项所述的多孔碳基复合相变材料的应用，其特征在于，所述多孔碳基复合相变材料作为蓄冷材料填充于冷链运输车的车厢壁夹层中。
...【技术特征摘要】
1.一种多孔碳基复合相变材料，其特征在于，包括负载金属氧化物的多孔碳材料和吸附在多孔碳材料内部的无机水合盐相变材料。
2.如权利要求1或2所述的多孔碳基复合相变材料，其特征在于，所述金属氧化物选自三氧化二铁、氧化锌、氧化铝中的一种。
3.如权利要求1或2所述的多孔碳基复合相变材料，其特征在于，所述多孔碳材料金属元素的负载量为11.5～15.5％。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的多孔碳基复合相变材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的多孔碳基复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中金属盐溶液选自氯化铁、氯化锌、硫酸铁和硝酸铝溶液中的一种。
6.如权利要求4或5所述的多孔碳基复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中金属盐溶液的浓度为0.15～...
【专利技术属性】
技术研发人员：王炯，刘群生，张品，张舒晴，王珂，刘雅楠，段欢欢，党美珠，吴彦生，蔡凯伟，
申请(专利权)人：河南牧业经济学院，
类型：发明
国别省市：
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