一种利用兽骨制备的相变储能材料及其制备方法

本发明属于相变储能材料，具体涉及一种利用兽骨制备的相变储能材料及其制备方法。

背景技术：

1、兽骨被食用后就变成了一种餐厨垃圾，餐后被丢弃。本技术利用猪牛羊等兽骨来制作相变储能材料，变废为宝，提高资源利用效率。

2、兽骨是一种多孔的生物材料，兽骨由有机质和无机质两部分构成，有机质包括蛋白质组织，无机质包括钙质和磷质。兽骨经过高温高压蒸煮后，其中的大部分有机质和无机质的可溶物脱离被溶解，兽骨中原本的孔隙被进一步扩大，形成多孔的结构。兽骨本身也具有一定的强度。兽骨中的多孔吸附相变材料，两者协同发挥作用，从而形成一种既能相变又具有一定强度的相变材料。

3、相变储能材料在航天、建筑、服装、国防军事、电力通信等众多领域有着广泛的应用，利用相变材料的物态的变化，进行吸收或释放潜热，从而进行温度控制，可以降低环境高温温度，提升环境低温温度，达到对环境温度的“削峰平谷”效益。

4、为此我们提出一种利用兽骨制备的相变储能材料及其制备方法来解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种利用兽骨制备的相变储能材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出现有技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种利用兽骨制备的相变储能材料，包括相变载体、相变材料和封装材料；

4、所述相变载体为兽骨颗粒；

5、所述相变材料作为填充兽骨颗粒孔隙的储能主体；

6、所述封装材料设置为可提供密封性的包裹材料。

7、优选的，所述相变载体采用颗粒粒径为4.75mm至13.2mm大小的兽骨骨料；

8、所述的兽骨包括猪骨、牛骨、羊骨等常见食用动物的骨头。

9、优选的，所述相变材料包括石蜡、脂肪酸及其衍生物中一种或多种。

10、优选的，所述封装材料包括环氧树脂或聚氨酯中的一种有机胶，以及固化剂和添加料，有机胶、固化剂和添加料按质量比为2-4:1:4-10混合；

11、所述的添加料为矿粉、二氧化硅粉粒径小于0.3mm的活性物质；

12、固化剂为环氧树脂或聚氨酯对应的固化剂。

13、本发明还提供一种利用兽骨制备的相变储能材料的制备方法，包括如下步骤：

14、步骤1)将兽骨蒸煮熟，除去附在其上的肉末和油脂，再经高温高压蒸煮，进一步去除兽骨中的油脂和可溶盐，再进行干燥、粉碎和过筛，得到一定粒径的兽骨颗粒；

15、步骤2)将兽骨颗粒用酸覆盖，置于抽负压设备中进行抽负压，抽完负压后，再用清水冲洗，烘干备用；

16、步骤3)将相变材料加热至熔点以上，待相变材料全部变为液态后，将兽骨颗粒加入其中，使相变材料液面超过兽骨颗粒；

17、步骤4)将步骤3)的混合物放置抽负压的设备中，进行负压抽真空，使其负压达到设定的负压后继续抽气、振动和再抽气一段时间，即可放气关闭抽负压设备；

18、步骤5)将兽骨颗粒从步骤4)中的液相相变材料中捞出，冷却至室温；再放入温度高于相变材料熔点的热水中清洗，让兽骨颗粒周边多余的相变材料流出；

19、步骤6)将步骤5)中的兽骨颗粒滤出，室温风干后备用；

20、步骤7)配制封装材料，将步骤6)的兽骨颗粒放入配制好的封装材料中，与封装材料均匀混合，待兽骨颗粒表面粘满封装材料后，取出兽骨颗粒，待兽骨颗粒表面的封装材料完全干燥凝固后，兽骨相变颗粒即制备完成。

21、优选的，步骤2)中，用来覆盖兽骨颗粒的酸液浓度为2-4wt.％，兽骨颗粒用清水冲洗的次数为2-5遍，置于抽负压设备中进行抽负压时为0kpa-3kpa条件下2min-4min。

22、优选的，步骤3)中，相变材料加热至熔点之上20-30℃，相变材料液面超过兽骨颗粒高1-5cm。

23、优选的，步骤4)中，混合物放置抽负压的设备中，进行负压抽真空，达到设定的负压后继续抽2min，振动30s，再抽1min，即可放气，关闭抽负压设备。

24、优选的，步骤5)中，放入温度为相变材料熔点之上20℃-30℃的热水中清洗2-10s。

25、本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种利用兽骨制备的相变储能材料及其制备方法，与现有技术相比，具有以下优点：

26、本发明通过将食用后的兽骨高温高压蒸煮，脱盐脱脂，再烘干粉碎过筛，得到一定颗粒粒径的兽骨颗粒。利用盐酸、硫酸、硝酸之一的稀酸溶液浸润，再抽真空，进一步扩大兽骨颗粒中的孔隙。通过利用兽骨颗粒的孔隙，负压吸附相变材料，再用封装材料对吸附相变材料的兽骨颗粒进行封装，即得到兽骨相变颗粒。

27、利用兽骨相变颗粒内的相变材料的物理状态的变化来吸收或释放热量，来达到兽骨相变颗粒的相变储能的目的。兽骨作为相变颗粒的载体，支撑相变材料。封装材料将兽骨相变颗粒包裹成粒状，相变材料发生相变时，始终保留在封装材料内，并能提供持续稳定的相变环境。

28、本发明具有以下有益效果：

29、1)兽骨作为厨余垃圾被作为废弃物处理掉，不仅浪费资源，还需要额外的处理费用。

30、2)将兽骨颗粒进行脱脂脱盐，所脱下的油脂和无机盐可以做高附加值的营养素；剩余的骨料制作成兽骨相变颗粒，延续了兽骨利用的下游产业链，也提高了兽骨的剩余价值。

31、3)兽骨颗粒经酸处理后，孔隙进一步变大，吸附相变材料变多。兽骨颗粒具有一定强度，封装材料紧紧包裹兽骨颗粒并有一定厚度，使本发明的相变储能材料具有一定的强度，能适用于有一定强度需求的储能场景中，如道路、建筑的混凝土中。

32、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种利用兽骨制备的相变储能材料，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种利用兽骨制备的相变储能材料，其特征在于：所述相变载体采用颗粒粒径为4.75mm至13.2mm大小的兽骨骨料；

3.根据权利要求2所述的一种利用兽骨制备的相变储能材料，其特征在于：所述相变材料包括石蜡、脂肪酸及其衍生物中一种或多种。

4.根据权利要求3所述的一种利用兽骨制备的相变储能材料，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的一种利用兽骨制备的相变储能材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种利用兽骨制备的相变储能材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中，用来覆盖兽骨颗粒的酸液浓度为2-4wt.％，兽骨颗粒用清水冲洗的次数为2-5遍，置于抽负压设备中进行抽负压时为0kpa-3kpa条件下2min-4min。

7.根据权利要求5所述的一种利用兽骨制备的相变储能材料的制备方法，其特征在于：步骤3)中，相变材料加热至熔点之上20-30℃，相变材料液面超过兽骨颗粒高1-5cm。

8.根据权利要求5所述的一种利用兽骨制备的相变储能材料的制备方法，其特征在于：步骤4)中，混合物放置抽负压的设备中，进行负压抽真空，达到设定的负压后继续抽2min，振动30s，再抽1min，即可放气，关闭抽负压设备。

9.根据权利要求5所述的一种利用兽骨制备的相变储能材料的制备方法，其特征在于：步骤5)中，放入温度为相变材料熔点之上20℃-30℃的热水中清洗2-10s。

技术总结
本发明公开了一种利用兽骨制备的相变储能材料及其制备方法，相变储能材料包括相变载体、相变材料和封装材料；相变载体为兽骨颗粒；相变材料为石蜡、脂肪酸及其衍生物中一种或多种；封装材料为环氧树脂等有机胶和固化剂、添加料制成的混合胶。相变材料作为填充兽骨颗粒孔隙的储能主体。本发明利用兽骨相变颗粒内的相变材料的物理状态的变化来吸收或释放热量，来达到兽骨相变颗粒的相变储能的目的；兽骨食用后被作为废弃物处理掉，不仅浪费资源，还需要额外的处理费用；将兽骨颗粒进行脱脂脱盐，所脱下的油脂和无机盐可以做高附加值的营养素；剩余的骨料制作成兽骨相变颗粒，延续了兽骨利用的下游产业链，也提高了兽骨的剩余价值。

技术研发人员：黄筑强,贾娇娇,张向超,夏力农,潘志隆,易扬义,唐峻,吴泽民
受保护的技术使用者：长沙学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15