專利名稱：離子液體復(fù)合相變儲能材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離子液體復(fù)合相變儲能材料及其制備方法，即適用于以多孔石 墨、蒙脫土、活性碳、膨脹珍珠巖、煅燒高嶺土、海泡石、凹凸棒土、粉煤灰膨脹材料及其混合 物為多孔材料，以熔點(diǎn)低于100°c的室溫離子液體及其混合物為相變材料，制備復(fù)合相變儲 能材料的場合。本發(fā)明屬于儲能復(fù)合材料領(lǐng)域。
二
背景技術(shù)：
室溫離子液體是指在室溫范圍內(nèi)(一般為100°C下)呈現(xiàn)液態(tài)的完全由離子構(gòu)成 的物質(zhì)體系。一般由有機(jī)陽離子和無機(jī)陰離子、有機(jī)陰離子組成，其性能主要由組成的陽離 子和陰離子共同決定，可以采用分子設(shè)計(jì)，對其進(jìn)行調(diào)整。離子液體具有很多獨(dú)特的理化性 能，經(jīng)測定，許多咪唑陽離子構(gòu)成的離子液體的熱分解溫度高達(dá)400°C。由于離子液體的熔 點(diǎn)一般低于100°C，因此其穩(wěn)定的液態(tài)范圍可達(dá)300°C 400°C，這是普通溶劑無法比擬的。 與傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑不同，由于離子液體內(nèi)部的庫侖引力較大，相當(dāng)于水的10倍，其蒸汽壓 幾乎察覺不到。離子液體隨其陰離子和陽離子的不同呈現(xiàn)出一定的極性，對金屬絡(luò)合物具 有很強(qiáng)的溶解能力，對于普通溶劑難以溶解的氫化物(NaH、CaH2)、碳化物、氮化物、硫化物 以及各種氧化物的鹽類化合物，離子液體也具有良好的溶解能力。早在研究太陽能電池電 解液時就已經(jīng)知道了離子液體具有較寬的電化學(xué)窗口，由咪唑氯化物/A1C13組成的離子液 體的電化學(xué)窗口可達(dá)到4V，有的電化學(xué)窗口甚至可達(dá)5 6V。因此，被認(rèn)為是一種具有廣 闊應(yīng)用前景的新型環(huán)境友好的綠色材料。在儲能技術(shù)的研究中，相變材料(Phase change materials, PCMs)因其具有儲能 密度大、儲能能力大、溫度恒定、過程易控制、可以多次重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，成為國內(nèi)外能源利 用和材料科學(xué)方面研究的熱點(diǎn)。相變材料主要包括無機(jī)PCMs、有機(jī)PCMs和復(fù)合PCMs三類， 無機(jī)類PCMs主要有結(jié)晶水合鹽類、熔融鹽類、金屬或合金類等；有機(jī)類PCMs主要包括石蠟、 醋酸和其他有機(jī)物；近年來，復(fù)合相變儲能材料應(yīng)運(yùn)而生，它既能有效克服單一的無機(jī)物或 有機(jī)物相變儲能材料存在的缺點(diǎn)，又可以改善相變材料的應(yīng)用效果以及拓展其應(yīng)用范圍。 因此，研制復(fù)合相變儲能材料已成為儲能材料領(lǐng)域的重點(diǎn)研究課題。相變儲能技術(shù)于20世紀(jì)60年代在美歐等西方國家發(fā)展起來。隨著載人空間技術(shù) 的迅速發(fā)展，美國宇航局(NASA)大力發(fā)展了 PCMs熱控技術(shù)。而相變儲能材料作為一種高 效率的熱能儲存介質(zhì)，很快得到了各界的重視并迅速發(fā)展起來。目前，在航空航天、太陽能 利用、采暖和空調(diào)、供電系統(tǒng)優(yōu)化、醫(yī)學(xué)工程、軍事工程、儲熱建筑等眾多領(lǐng)域都具有重要的 應(yīng)用價(jià)值和廣闊的前景。相對于已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段的美、日、德等發(fā)達(dá)國家，我國雖然起步較晚，對儲能 材料的理論和應(yīng)用研究還比較薄弱，但近年來進(jìn)展迅速，取得了一定成果，如中國專利CN 1294229C公開了一種多孔石墨與有機(jī)相變材料制備而成的相變儲能復(fù)合材料及其制備方 法、中國專利CN 101139181A公開了一種有機(jī)相變材料復(fù)合膨脹珍珠巖材料的乳化法制備 工藝、中國專利CN 101348708A公開了一種有機(jī)無機(jī)復(fù)合相變材料的制備方法。目前公開報(bào)道的復(fù)合型相變儲能材料均以脂肪酸、烷烴、酯類等有機(jī)材料與多孔材料復(fù)合而成，然 而，這些傳統(tǒng)的有機(jī)材料的耐熱定性、耐老化性存在一定缺點(diǎn)，使得相變材料的耐久性降 低；有的存在一定的蒸汽壓，對后處理密封性要求很高，給材料制備、應(yīng)用帶來不便。
三

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種耐熱溫度高、熱穩(wěn)定性好、無蒸汽壓、環(huán)境友好、有利 于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的離子液體復(fù)合相變儲能材料及其制備方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種離子液體復(fù)合相變儲能材料及其制備方 法，采用多孔材料作為基體材料，再浸滲室溫離子液體相變材料構(gòu)成復(fù)合型相變儲能材料。本發(fā)明提出的離子液體復(fù)合相變儲能材料的多孔材料采用多孔石墨、蒙脫土、活 性碳、膨脹珍珠巖、煅燒高嶺土、海泡石、凹凸棒土、粉煤灰膨脹材料及其混合物之一種。本發(fā)明提出的離子液體復(fù)合相變儲能材料的離子液體采用熔點(diǎn)低于100°C的室溫 離子液體及其混合物之一種。上述離子液體復(fù)合相變儲能材料的制備方法，是采用離子液體對多孔材料的浸 滲，可采用下述二種浸滲方法之一種(1)普通浸滲直接將多孔材料浸泡在離子液體中，浸泡時間為30分鐘到24小 時，浸泡后取出多孔材料，清潔其表面，然后采用聚合物基復(fù)合材料在多孔材料表明加密封 膜層；(2)真空浸滲先用抽真空的方法抽除多孔材料中的空氣，使真空度不低于 0. 095MPa，在真空環(huán)境下用離子液體浸泡多孔材料，浸泡時間為10分鐘到2小時，然后，在 常壓下繼續(xù)浸泡5分鐘以上，浸泡后取出多孔材料，清潔其表面，然后采用聚合物基復(fù)合材 料在多孔材料表明加密封膜層。與普通浸滲方法相比，真空浸滲方法生產(chǎn)效率高、浸滲效果 好、相變性能及穩(wěn)定性好，但生產(chǎn)設(shè)備、浸滲技術(shù)要求較高。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為(1)本發(fā)明為離子液體復(fù)合相變儲能材料及其制備方法，由于離子液體具有優(yōu)異 的熱穩(wěn)定性、沒有蒸汽壓等獨(dú)特的性質(zhì)，可以克服目前使用傳統(tǒng)有機(jī)材普遍存在的熱穩(wěn)定 性不高、具有一定揮發(fā)性等問題，提高復(fù)合儲能材料的性能；(2)離子液體的蒸汽壓檢測不到，沒有揮發(fā)性，生產(chǎn)、使用復(fù)合相變儲能材料沒有 “三廢”排放，對人、畜以及環(huán)境均不會造成危害、污染，有利于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
四


附圖是本發(fā)明離子液體復(fù)合相變儲能材料及其制備方法的流程圖。 五
具體實(shí)施例方式以下通過實(shí)施例詳述本發(fā)明，這些實(shí)施例只為清楚公開本發(fā)明，不作為對本發(fā)明 的限制。實(shí)施例1在普通反應(yīng)釜中，加入30克熔點(diǎn)低于環(huán)境溫度的室溫離子液體，采用普通浸滲方 法，邊攪拌邊加入20克多孔石墨材料，使多孔材料浸泡在離子液體中24小時。取出，清潔其表面，并采用環(huán)氧樹脂在多孔材料表面作密封涂層。實(shí)施例2在普通反應(yīng)釜中，加入30克熔點(diǎn)在50 100°C的室溫離子液體，先加熱熔化室溫 離子液體，再采用普通浸滲方法，將20克多孔石墨材料浸泡在離子液體中24小時。取出， 清潔其表面，并采用環(huán)氧樹脂在多孔材料表面作密封涂層。實(shí)施例3在真空反應(yīng)釜中，邊攪拌邊加入30克熔點(diǎn)低于操作環(huán)境溫度的室溫離子液體 和20克多孔石墨材料，采用真空浸滲方法，打開抽氣閥使真空反應(yīng)釜的真空度不低于 0. 095Mpa，將多孔石墨材料浸泡在離子液體中15分鐘。去除真空后繼續(xù)浸泡5分鐘。取出， 清潔其表面，并采用環(huán)氧樹脂在多孔材料表面作密封涂層。實(shí)施例4在真空反應(yīng)釜中，加入30克熔點(diǎn)在50 100°C的室溫離子液體，加熱熔化室溫離 子液體，邊攪拌邊加入20克多孔石墨材料，然后采用真空浸滲方法，打開抽氣閥使真空反 應(yīng)釜的真空度不低于0. 095Mpa，將多孔石墨材料浸泡在離子液體中15分鐘。去除真空后繼 續(xù)浸泡5分鐘。取出，清潔其表面，并采用環(huán)氧樹脂在多孔材料表面作密封涂層。實(shí)施例5在普通反應(yīng)釜中，加入20克熔點(diǎn)低于操作環(huán)境溫度的室溫離子液體，采用普通浸 滲方法，攪拌邊加入20克活性炭材料，使多孔材料浸泡在離子液體中24小時。取出，清潔 其表面，并采用環(huán)氧樹脂在多孔材料表面作密封涂層。實(shí)施例6在普通反應(yīng)釜中，加入30克熔點(diǎn)在50 100°C的室溫離子液體，先加熱熔化室溫 離子液體，再采用普通浸滲方法，將20克活性炭材料浸泡在離子液體中24小時。取出，清 潔其表面，并采用環(huán)氧樹脂在多孔材料表面作密封涂層。實(shí)施例7在真空反應(yīng)釜中，邊攪拌邊加入30克熔點(diǎn)低于操作環(huán)境溫度的室溫離子液體和 20克蒙脫土，采用真空浸滲方法，打開抽氣閥使真空反應(yīng)釜的真空度不低于0. 095Mpa,將 蒙脫土浸泡在離子液體中15分鐘。去除真空后繼續(xù)浸泡5分鐘。取出，清潔其表面，并采 用環(huán)氧樹脂在多孔材料表面作密封涂層。實(shí)施例8在真空反應(yīng)釜中，邊攪拌邊加入20克熔點(diǎn)低于操作環(huán)境溫度的室溫離子液 體和20克膨脹珍珠巖，采用真空浸滲方法，打開抽氣閥使真空反應(yīng)釜的真空度不低于 0.095Mpa，將膨脹珍珠巖材料浸泡在離子液體中15分鐘。去除真空后繼續(xù)浸泡5分鐘。取 出，清潔其表面，并采用環(huán)氧樹脂在多孔材料表面作密封涂層。實(shí)施例9在真空反應(yīng)釜中，加入30克熔點(diǎn)在50 100°C的室溫離子液體，加熱熔化室溫離 子液體，邊攪拌邊加入20克煅燒高嶺土，然后采用真空浸滲方法，打開抽氣閥使真空反應(yīng) 釜的真空度不低于0. 095Mpa，將煅燒高嶺土浸泡在離子液體中15分鐘。去除真空后繼續(xù)浸 泡5分鐘。取出，清潔其表面，并采用環(huán)氧樹脂在多孔材料表面作密封涂層。
權(quán)利要求
一種離子液體復(fù)合相變儲能材料，其特征在于采用多孔材料作為基體材料，再浸滲室溫離子液體相變材料構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子液體復(fù)合相變儲能材料，其特征在于多孔材料采用多 孔石墨、蒙脫土、活性碳、膨脹珍珠巖、煅燒高嶺土、海泡石、凹凸棒土、粉煤灰膨脹材料及其 混合物之一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子液體復(fù)合相變儲能材料，其特征在于離子液體采用熔 點(diǎn)低于100°C的室溫離子液體及其混合物之一種。
4 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子液體復(fù)合相變儲能材料的制備方法，其特征在于離子 液體對多孔材料的浸滲，采用下述方法之一種(1)普通浸滲直接將多孔材料浸泡在離子液體中，浸泡時間為30分鐘到24小時， 浸泡后取出多孔材料，清潔其表面，然后采用聚合物基復(fù)合材料在多孔材料表明加密封膜 層；(2)真空浸滲先用抽真空的方法抽除多孔材料中的空氣，使真空度不低于0.095MPa, 在真空環(huán)境下用離子液體浸泡多孔材料，浸泡時間為10分鐘到2小時，然后，在常壓下繼續(xù) 浸泡5分鐘以上，浸泡后取出多孔材料，清潔其表面，然后采用聚合物基復(fù)合材料在多孔材 料表明加密封膜層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種離子液體復(fù)合相變儲能材料及其制備方法。相變儲能復(fù)合材料采用多孔材料作為基體材料，再浸滲室溫離子液體相變材料構(gòu)成。多孔材料采用多孔石墨、蒙脫土、活性碳、膨脹珍珠巖、煅燒高嶺土、海泡石、凹凸棒土、粉煤灰膨脹材料及其混合物，離子液體采用熔點(diǎn)低于100℃的室溫離子液體及其混合物。與現(xiàn)有的復(fù)合相變儲能材料相比，離子液體復(fù)合相變儲能材料具有熱穩(wěn)定性好、沒有蒸汽壓等優(yōu)點(diǎn)，可有效促進(jìn)復(fù)合相變儲能材料在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用。
文檔編號C09K5/06GK101857795SQ20091002929
公開日2010年10月13日 申請日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月8日
發(fā)明者方東, 謝毅 申請人:方東;謝毅