一种石墨烯石蜡复合相变储能材料及制备方法

热能储存技术用于解决热能供需间的矛盾，是提高能源的利用效率及保护环境的重要技术。在太阳能利用、电力的“削峰填谷”、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑物采暖与空调的节能领域具有很好的应用前景。相变储能是把介质的显热先储存在相变材料中，使相变材料发生相变，把获取的能 量以潜热的形式储存在相变材料中，当需要能量时，相变材料再次发生相变，把储存的潜热以显热的形式释放出来，完成一次热能交换。目前研究较多蓄热相变材料是无机结晶水合盐、石蜡及脂肪酸类有机固-液相变材料以及多元醇、高密度聚乙烯等固-固相变材料。结晶水合盐具有较大的熔解热和体积储热密度，但是具有严重的过冷及析出现象；固-固相变材料的最大优点是相转变不生成液态，转变时体积变化小，但是在固-固转变温度以上时，它们由晶态固体转变为塑性固体，塑性固体有很高的固体蒸汽压，易挥发损失。石蜡类相变蓄热材料由于具有较高的相交潜热，无过冷及析出现象，性能稳定，无毒、无腐蚀性，价格便宜等优点，但是，石蜡相变材料的主要缺点就是热导率很低，石蜡的热导率仅为0．150W／(m·℃)，与一般隔热材料的热导率数量级相同，因此传热极慢。在实际应用中通常采用向石蜡材料中添加高热导率材料如铜粉、铝粉或石墨等作为填充物以提高热导率；采用翅片管换热器，依靠换热面积的增加来提高传热性能。这样既降低了有机相变材料的储热能力又增加了制备成本。石墨烯结构非常稳定，迄今为止，研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况。石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定。这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小，同时，石墨烯是世上最薄也是最坚硬的纳米材料 ，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300 W/（m·K），高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15 000 cm2 /（V·s），又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6 Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低，电子跑的速度极快，石墨烯是世界上导电性最好的材料，电子在其中的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。石墨烯与石蜡具有很好的亲和力，在石蜡中掺杂一定石墨烯，形成一种新的石墨烯/石蜡相变材料，是解决目前石蜡相变储能问题的一条很好的解决方案。

华炬新产品研究所技术咨询委员会科研人员现推荐一项一种石墨烯石蜡复合相变储能材料及制备方法，该技术的有益效果：该技术材料相变温度在 58 ℃ 附近可调；相变潜热在，相变潜热在(19O～245 kJ/kg)之间，导热系数较母体有较大提高;熔融态混合物中石墨烯不沉降，不分离，稳定性好；石墨烯颗粒还可起到润滑的作用，不易堵塞管道。而且，该复合相变材料制备简单，生产成本低，有利于工业化。该技术制备的石墨烯/石蜡复合相变储能材料当石墨烯质量分数 2 ％时复合相变材料 58 ℃ 的导热系数比母体的导热系数提高 30倍左右，现将该一种石墨烯石蜡复合相变储能材料及制备方法及技术方案实施例介绍如下供研究交流参考：（611541  413544）

该项目由华炬新产品研究所技术咨询委员会多位专家根据目前国内该领域最新技术推荐的新技术、新产品、新工艺，包括技术工艺、技术创新、技术配方、方法步骤及实例等方面的推荐，供同仁参考交流，鉴于技术配方的特殊性不接受退款，请根据需要斟酌后支付，谢谢。