专利名称：一种金属基复合化学蓄热材料及制备方法
技术领域：
本发明涉及无机材料及节能技术领域。尤其涉及一种金属基复合化学蓄热材料及制备方法。
背景技术：
蓄热技术是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，可用于解决热能供求失衡的矛盾，在电力的“移峰填谷”、太阳能利用、废热和余热回收以及工业与民用建筑采暖与空调的节能等领域具有广泛的应用前景。目前热能贮存已成为世界范围内的研究热点。而蓄热材料是蓄热技术的核心。蓄热材料就是一种能够储存热能的新型化学材料。、热化学方法蓄热利用化学变化过程中吸、放热量进行储存热量。化学反应蓄热是热化学方法蓄热方式中重要的方法。化学反应蓄热利用可逆化学反应的结合热储存能量，与显热、潜热蓄热方式相比，具有反应速度快，反应剂稳定，反应热大等特点。汽车发动机冷机起动后，需要让发动机怠速空转一段时间，称为发动机暖机或“预热”，以提升发动机温度，从而提高发动机效率，同时也有利于车辆的排放性能。目前，通常是采用自身的动力和电源进行暖机，但会增加燃料消耗，同时也影响汽车性能。尤其大型汽车暖机往往导致大型汽车电瓶内存储的电量消耗过大而影响起动电机工作的可靠性。专利CN101514666B提供了一种大型汽车发动机暖机的装置及方法，该发明采用大型汽车加装的第二发动机，利用其功率较小、便于冷起动的功能，也解决了容量有限的电瓶电能来暖机可能出现的电瓶电力不足问题。虽然采用第二发动机，燃料消耗量小，但也会增加燃料消耗量，同时增加了汽车结构复杂性。为解决发动机暖机问题，可应用化学蓄热材料对发动机尾气(约400°C)余热进行热量储存，待发动机冷起动时，把已储存的热量释放到冷却水中，以提高发动机温度，完成暖机过程。该方法利用化学蓄热材料储存尾气余热进行暖机，可有效减少燃料消耗，而不影响汽车其他的部分的性能。不过一般的化学蓄热材料经过反复反应后反应性降低，造成热效率低下以及寿命减少；并且由于反应时蓄热材会发生体积膨胀或收缩，造成蓄热材体积无定型化，严重影响化学蓄热材料使用的可靠性。发动机高负荷运转时，汽车尾气温度可高达900°C，化学蓄热材料使用温度范围也是重要考虑因素。另外，化学蓄热材料的导热性能也不太高。
发明内容
针对现有技术中存在的问题与缺陷，本发明提供了一种金属基复合化学蓄热材料及其制备方法。为达到上述目的，本发明采取了以下的技术方案所述的金属基复合化学蓄热材料其特征在于，以金属多孔体为基体，负载化学蓄热材料颗粒，化学蓄热材料颗粒填充到金属多孔体内，金属多孔体的孔壁将化学蓄热材料原料颗粒隔离。
所述化学蓄热材料优选选自Ca (OH) 2、Mg (OH)2等化合物。所述金属基体材料为与钙、镁化合物不发生反应的高熔点金属多孔体，如泡沫镍、泡沫铜等，泡沫孔径优选为450 ii m至900 u m。所述化学蓄热材料在金属基复合化学蓄热材料中的重量百分比为40%_80%。上述金属基复合化学蓄热材料的制备方法，包括如下步骤(I)将蒸馏水加入化学蓄热材料里，搅拌，制成化学蓄热材料悬浮液，化学蓄热材料与蒸馏水的质量比为I: (1-5)； (2)将金属多孔体的基体材料含浸在化学蓄热材料悬浮液中，0.2-1. OMPa压力下，5-30分钟多次加压含浸，然后取出基体材料并放在120°C的恒温箱干燥24小时，即制成金属基复合化学蓄热材料。所述化学蓄热材料优选为Ca (OH) 2、Mg (OH)2等化合物。所述金属基体材料为与钙、镁化合物不发生反应的高熔点金属多孔体，优选为泡沫镍或泡沫铜等，泡沫孔径优选为450 ii m至900 u m。所述步骤(2)中物料用量为化学蓄热材料在最终产物金属基复合化学蓄热材料的重量百分比为40%-80%。本发明与现有技术相比具有如下优点I.以金属多孔体为基体，负载蓄热材粒子的复合化学蓄热材料，保证化学反应时蓄热材的体积变化只在金属基体的微孔内发生，确保复合化学蓄热材料形状不变。2.金属基复合化学蓄热材料反应率恒定，提高复合化学蓄热材料蓄热效率，延长使用寿命。3.复合化学蓄热材料中的显热蓄热材为金属基体，导热性能好，可有效提高复合化学蓄热材料的导热率。4.金属基体材料为泡沫镍、泡沫铜等，熔点较高，可应用高温环境下，使用范围广。
图I为本发明实施例I孔径为450 U m泡沫镍扫描电镜图2为本发明实施例I镍基体复合化学蓄热材料反应率随反应次数变化示意图
具体实施例方式为更好理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实例表示的范围。实施例一化学蓄热材料采用Ca(OH)2,金属基体采用泡沫Ni，具体制备方法如下先将300gCa (OH)2内加入400g蒸馏水，充分搅拌至均匀，制成悬浮液；采用三种不同孔径的泡沫Ni (孔径分别为450 u m, 700 u m, 900 u m)300g分别浸入上述悬浮液，0. 9MPa条件下加压含浸10分钟，反复加压含浸5次，然后取出基体材料并放在120°C的恒温箱干燥24小时，即制成以镍为基体的复合化学蓄热材料。经测得，空孔孔径450 u m, 700 u m, 900 u m的复合化学蓄热材料负载率分别为52%，49. 5%，49%。图2为镍基体复合化学蓄热材料反应率随反应次数变化示意图，从图上可以看出，该复合化学蓄热材料经过6次反应后，反应率依然稳定。
实施例二化学蓄热材料采用Ca(OH)2，金属基体采用泡沫Cu，具体制备方法如下先将300gCa (OH) 2内加入700g蒸懼水,充分搅拌至均勻,制成悬浮液；采用孔径为600 y m的泡沫Cu300g浸入上述悬浮液，0. 7MPa条件下加压含浸15分钟，反复加压含浸7次，然后取出基体材料并放在120°C的恒温箱干燥24小时，即制成以铜为基体的复合化学蓄热材料。实施例三化学蓄热材料采用Mg (OH) 2，金属基体采用泡沫Cu，具体制备方法如下先将300gMg(OH)2内加入1200g蒸馏水，充分搅拌至均匀，制成悬浮液；采用孔径为500iim泡沫Cu 200g浸入上述悬浮液，0. 5MPa条件下加压含浸20分钟，反复加压含浸8次，然后取出基体材料并放在120°C的恒温箱干燥24小时，即制成以铜为基体的复合化学蓄热材料。
权利要求
1.ー种金属基复合化学蓄热材料，其特征在干，以金属多孔体为基体，负载化学蓄热材料颗粒，化学蓄热材料颗粒填充到金属多孔体内，金属多孔体的孔壁将化学蓄热材料颗粒隔离。
2.如权利要求I所述的金属基复合化学蓄热材料，其特征在于，所述金属多孔体的基体材料为与钙、镁化合物不发生反应的高熔点金属多孔体。
3.如权利要求I或2所述的金属基复合化学蓄热材料，其特征在于，所述金属多孔体的基体材料为泡沫镍或泡沫铜。
4.如权利要求I所述的金属基复合化学蓄热材料，其特征在于，所述化学蓄热材料选自 Ca(OH)2'Mg(OH)2。
5.如权利要求I或4所述的金属基复合化学蓄热材料，其特征在于，所述化学蓄热材料在金属基复合化学蓄热材料中的重量百分比为40%-80%。
6.ー种金属基复合化学蓄热材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 (1)将蒸馏水加入化学蓄热材料里，搅拌，制成化学蓄热材料悬浮液，化学蓄热材料与蒸馏水的质量比为1:1-5; (2)将金属多孔体的基体材料含浸在化学蓄热材料悬浮液中，0.2-1. OMPa压カ下，5-30分钟反复多次加压含浸，然后取出基体材料并放在120°C的恒温箱干燥24小吋，即制成金属基复合化学蓄热材料。
7.如权利要求书6所述的金属基复合化学蓄热材料的制备方法，其特征在于，所述化学蓄热材料选自Ca(0H)2、Mg(0H)2。
8.如权利要求书6所述的金属基复合化学蓄热材料的制备方法，其特征在于，所述金属多孔体的基体材料为与钙、镁化合物不发生反应的高熔点金属多孔体。
9.根据权利要求书6或7所述的金属基复合化学蓄热材料制备方法，其特征在于，所述金属多孔体的基体材料为泡沫镍或泡沫铜。
10.根据权利要求书6所述的金属基复合化学蓄热材料制备方法，其特征在干，步骤(2)中物料用量为化学蓄热材料在金属基复合化学蓄热材料中的重量百分比为40%-80%。
全文摘要
本发明提供了一种金属基复合化学蓄热材料及制备方法，具体如下将蒸馏水加入化学蓄热材料里，搅拌，形成悬浮液；加压条件下，将金属多孔体含浸在化学蓄热材料悬浮液中，反复加压，即制成金属基复合化学蓄热材料。本发明的金属基复合化学蓄热材料可应用在高温条件下，解决化学蓄热材料因化学反应导致体积膨胀或收缩等变形问题，具有良好的稳定性。另外，金属基多孔体具有良好的导热性能，提高复合化学蓄热材料导热系数。
文档编号C09K5/16GK102732231SQ20121024203
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月12日 优先权日2012年7月12日
发明者何兆红, 小林敬幸, 袁浩然, 赵丹丹, 郭华芳, 陈勇, 黄宏宇 申请人:中国科学院广州能源研究所