储能材料的制备方法

2、所需时间较长，常需要几天或几周；
3、干燥后会收缩。
3.插层复合法
• 插层复合法一般是将层状无机物( 一般为层状硅酸盐) 作为 载体，然后将有机相变材料作为客体插入到载体的层间， 从而制得纳米复合相变材料。
• 过程包括:
( 1) 有机单体插层原位聚合; ( 2) 在溶液中聚合物直接插层复合; ( 3) 聚合物熔融直接插层复合。 • 插层复合法所用的无机物属于层状或多孔性的。
储能材料制备一般都要满足以下几点要求
• 1、储能密度大；对显热储能材料要求材料的热容大；对 潜热储能材料要求相变潜热大；对化学反应储能材料要求 反应的热效应大。 • 2、稳定性好；对单组分材料要求不易挥发和分解；对多 组分材料，要求各组分间结合牢固，不能发生离析现象。 • 3、无毒、无腐蚀、不易燃易爆，且价格低廉。
2.溶胶凝胶法
• 一般是用有机金属盐类或其他高化学活性组分作为前躯体，使其在醇
溶液中发生水解-缩聚反应，逐步形成具有三维网络空间结构的凝胶 体系，进行干燥、固化等一系列相应的后处理即可得到多孔结构基体，
实现相变材料的定型包覆。
• 其最基本的反应是： (l) 水解反应 (2) 聚合反应 • 存在的问题： 1、原料价格贵，有些原料健康有害；
显热式
：陶瓷蜂窝体、硅质、镁质耐火砖、耐火泥等热容较大的物质
固一固相变材料 ：多元醇、HDPE、层状钙钛矿等 固一气相变材料 ：水合盐、无机盐、金属及合金、石蜡等
相变式 储 能 材 料
固一气相变材料 ：如干冰 液一气相变材料 ：水蒸气
化学反应式
：无机盐一H 2 O 、无机氢化物等
纤维织物
：石蜡/纤维织物
复合式
有机/无机类 ：硬脂酸/高密度聚乙烯、石蜡/混凝土
无机/无机类 ：无机盐/陶瓷基、水合盐/混凝土
相变材料的制备方法
1.相变微胶囊法 2.溶胶凝胶法 3.插层复合法 4.毛细吸附法 5.纳米微粒改性法
无机/无机复合储能材料
• 水合盐/混凝土
• 无机盐/陶瓷基
制备方法主要有以下2种: ①混合烧结法 ②熔融浸渗法
[储能材料]
储能材料的制备方法
陈超
引言
• 系统中存在着供能和耗能之间的不协调性， 造成了能量利用的不合理性和大量浪费。
• 热能储存技术：利用物理热的形式将暂时 不用的余热或低品位热量储存于适当的介 质中,在需要使用时再通过一定的方法将其 释放出来,从而wk.baidu.com决了由于时间、空间或强 度上热能供给和需求间不匹配性所导致的 能源利用率低的问题，最大限度地利用加 热过程中的热能或余热,提高整个加热系统
4.毛细吸附法
• 由于多孔石墨、膨胀石墨以及多孔硅酸盐 矿物具有发达的网状孔隙结构，具有高的 表面活性、高的比表面积和非极性，内部 的孔为纳米级的微孔，且含有亲油基团， 这样就对非极性相变材料具有很强的吸附 性，因此就可形成由非极性相变材料和多 孔石墨、膨胀石墨或硅酸盐矿物组成的复 合相变材料。
5.纳米微粒改性法
1、显热式储能材料
• 开发利用最早的储能材料,最初的储能材料就是利用物质 的显热来储存太阳能
• 主要材料
陶瓷蜂窝体、蓄热球、硅质、镁质耐火砖、耐火泥等热
容较大的物质
• 优点：使用简单安全，寿命较长，成本很低 • 缺点：储热密度小，蓄(释)热不能恒温
2、相变储能材料
• 相变材料与显热储能材料相比,它的储能密度至少高出一 个数量级,能够通过相变在恒温条件下吸收或释放大量的 热能,它也储存显热 • 由于液一气和固一气相变过程中有大量气体产生，体积变 化很大,对容器的要求很高,故在实际中很少应用。固一液
混合烧结法
• 优点：工艺简单,无机盐的含量易于掌握,便
于工业化生产
• 缺点：较高的烧结温度易造成无机盐的扩
散分解
• 性能影响因素：原材料的性能、粉体颗粒
度和配比、添加剂的选择、成型和烧结制
度的选择等
熔融浸渗法（熔渗法） • 该工艺先按要求制备出有连通网络结构的 多孔陶瓷基体，再将无机盐熔化渗入陶瓷 基体中, 也称二级制造法 • 工艺过程: 备料、多孔陶瓷的制备、熔融无 机盐浸渍 • 优点：能避免熔融无机盐在高温烧结时的 流失和蒸发； 制品保形性好，尺寸可精控; 有较好的综合力学性能 • 缺点：工艺较复杂，成本高；无机盐含量 有限
• 4、导热系数大，能量可以及时地储存或取出。
• 5、不同状态间转化时，材料体积变化要小。 • 6、合适的使用温度。
• 7、成本低廉，制备方便。
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本次课题结束，谢谢
正文
• 储能材料
利用物质发生物理或化学变化来储存能量的功能性材料,它 所储存的能量可以是电能、机械能、化学能或热能,也可 以是其它形式的能量。
• 储能材料的分类
1.显热式 2.相变式 3.化学反应式 4.复合式
通过加热介质，使其温度升高而储存能量，又“热容式储能” 利用储热介质被加热到相变温度时吸收大量相变潜热而储 存能量，又“潜热储能” 利用可逆化学反应，在受冷和受热时可发生两个方向的反 应，分别对外吸热或放热，这样可实现能量储存 综合显热材料和相变材料优点克服它们缺点的新材料，由相变 材料和载体基质组成，在使用过程中同时利用显热和潜热。
4、复合储能材料
• 目前所说的复合储能材料主要指有相变材料和支撑材料复
合而成,且使用过程中形状保持的储能材料,又称定形储能
材料。
• 近几年才发展起来的,它易于加工，成本较低，传热性能
好,其相变温度在较大范围内可以选择，而且具有与传统
相变材料相当的相变潜热，因而有着很好的应用前景。
1.相变微胶囊法
和固一固相变材料是目前研究最多、最广,也是最成熟的
两大类储能材料。
3、化学反应储能材料
• 目前研究较中的无机水合物、氢氧化物及多孔材料均有一 致命缺点,就是反应过程中有气体产生,故对反应器的要求
非常苛刻，而且应用时存在的技术复杂，一次性投资大及
整体效率不高等缺点，因以上问题,化学储能材料应用领 域很狭窄。 • 目前化学储能广泛应用于化学热泵、化学热管、化学热机 和灭火材料等方面
• 由于纳米微粒的不稳定性,具有很高的表面能,极易团聚成 二次粒子。表面改性的目的就是改善纳米粉体表面的可湿
润性,增强纳米粉体在介质中的界面相容性,使纳米粒子容
易在有机化合物或水介质中分散,提高纳米粉体的应用性
能。
• 改性方法：
化学方法、物理方法、超声波分散及高能处理等方法
混合烧结法
三种工艺流程： 第1种：喷雾干燥工艺， 复杂价格较贵，但制备 的粉体匀均且流动 性好 第2种：干磨陶瓷粉工艺， 制备的粉体均匀性较好 第3种：工艺最简单，价 格最便宜，最适合工业 化生产
• 相变微胶囊是由高分子聚合物作为壳材，相变物质作为芯 材，通过物理方法、化学方法或者物理化学方法将相变材 料包覆、封装在一种微型胶囊内，制成相变固体颗粒。 • 制造方法 物理法（喷雾干燥法、喷雾冷冻法、空气悬浮法等） 物理化学法（水相分离法、油相分离法、囊心交换法等） 化学法（界面聚合法、原位聚合法、分子包囊法等） • 一般过程： a、内相在介质中的分散 b、加入成膜材料（壁材） c、壁材的沉积 d、壁膜的固化