專利名稱：一種低溫相變儲(chǔ)能材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及相變儲(chǔ)能材料，具體的說是一種低溫相變儲(chǔ)能材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
熱能量的存貯即是把高的溫度能量或者低的溫度能量暫時(shí)儲(chǔ)存，以作稍后應(yīng)用。 由于能源價(jià)格不斷上升及對(duì)于再生能源的需求日漸增多，熱能量的存貯正日益?zhèn)涫荜P(guān)注。 熱能量的儲(chǔ)存能夠減少在能量供應(yīng)和能量需求之間的時(shí)間和比率匹配，因此，它在能量節(jié)約和保存中扮演著至關(guān)重要的角色。相變儲(chǔ)能材料主要分為有機(jī)相變儲(chǔ)能材料和無(wú)機(jī)相變儲(chǔ)能材料。前者性能穩(wěn)定， 相變溫度范圍廣，放熱過程幾乎無(wú)過冷和相分離現(xiàn)象，但其相變潛熱較低，密度較小，因此單位體積儲(chǔ)能量較少，其應(yīng)用前景未被看好。無(wú)機(jī)相變儲(chǔ)熱材料具有較高的單位體積儲(chǔ)能熱量和良好的導(dǎo)熱性，其缺點(diǎn)是易產(chǎn)生過冷和相分離，如能采用合適方法解決過冷和相分離問題，則無(wú)機(jī)相變儲(chǔ)能材料將具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)。目前，對(duì)于低溫范圍內(nèi)的溫度較高的無(wú)機(jī)相變儲(chǔ)能材料研究較少，以發(fā)現(xiàn)的無(wú)機(jī)材料硫酸鋁鉀KAl (SO4)2 · 12H20具有較高的相變潛熱036KJ/Kg)、較高的熔點(diǎn)(92. 5°C )， 其放熱過程一般不存在相分離，但會(huì)出現(xiàn)很嚴(yán)重的過冷，過冷度可以達(dá)到30°C，嚴(yán)重影響了其應(yīng)用效果。通過檢索，發(fā)現(xiàn)兩篇與本專利申請(qǐng)相關(guān)的低溫相變儲(chǔ)能材料1、有機(jī)一無(wú)機(jī)納米復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備方法(CN1241607)，其第一步把季銨鹽、濃鹽酸、水混合加熱溶解；第二步層狀硅酸鹽的改性，把層狀硅酸鹽、溶解的季銨鹽、水混合并加熱攪拌反應(yīng) 10 14小時(shí)抽濾，并用熱水洗滌后風(fēng)干并真空干燥；第三步把有機(jī)相變材料、NaHC03、 水混合加熱，使固相物全溶；第四步把溶解的有機(jī)相變材料、改性層狀硅酸鹽、水混合，在 80 90°C溫度下高速攪拌，反應(yīng)14 18小時(shí)抽濾，用熱水洗滌至不含季銨鹽為止，再真空干燥制得有機(jī)-無(wú)機(jī)納米復(fù)合相變儲(chǔ)能材料。2、一種高導(dǎo)熱復(fù)合相變儲(chǔ)能材料及其制備方法(CN193593》，屬于復(fù)合相變儲(chǔ)能材料技術(shù)領(lǐng)域。其材料由無(wú)機(jī)金屬多孔連續(xù)材料、相變儲(chǔ)能材料和封孔材料復(fù)合而成；其中，相變儲(chǔ)能材料為均勻分布于無(wú)機(jī)金屬多孔連續(xù)材料的孔中的固-液相變儲(chǔ)能材料，整個(gè)材料表面用封孔材料密封。其制備方法以無(wú)機(jī)金屬多孔連續(xù)材料為載體，以固-液相變儲(chǔ)能材料為功能物質(zhì)；將清潔的載體浸入液態(tài)功能物質(zhì)中(必要時(shí)加入適量的添加劑并混合均勻)，讓其充分吸附，最后降溫固化并封孔。所述材料具有導(dǎo)熱率高、易成型、相變溫度穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定性高等特點(diǎn)；所述制備方法經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、 實(shí)用、易于推廣應(yīng)用。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于制造高性能散熱板、太陽(yáng)能儲(chǔ)存、廢熱(冷)的利用等多種技術(shù)領(lǐng)域。經(jīng)過對(duì)比，上述兩篇專利公開文獻(xiàn)與本專利申請(qǐng)不相同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種熱循環(huán)性能穩(wěn)定、過冷度
3小、重復(fù)性高的以硫酸鋁鉀為主原料的低溫相變儲(chǔ)能材料及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種低溫相變儲(chǔ)能材料，其構(gòu)成原料及其重量百分比分別為純硫酸鋁鉀 88 99%;氟化鈣1 2%。而且，添加去離子水，其所占重量百分比為0 10%。一種低溫相變儲(chǔ)能材料的制備方法，包括以下步驟(1)將純硫酸鋁鉀在90 100°C下加熱直至完全融化；(2)把常溫下研磨好的氟化鈣添加劑緩慢加入，再加入去離子水并不斷攪拌；(3)重新加熱升溫，使其充分混合均勻成流體狀；(4)將混合物灌入容器中進(jìn)行封裝。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是1、本發(fā)明相變潛熱大O30KJ/Kg以上)，熔點(diǎn)較高(93°C左右)，結(jié)晶溫度為69°C 左右，是該溫度范圍內(nèi)的性能良好的儲(chǔ)能材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。2、本發(fā)明放熱過程穩(wěn)定，過冷度控制在3°C內(nèi)，無(wú)相分離現(xiàn)象，重復(fù)性好，性能穩(wěn)定。3、本發(fā)明添加劑種類少且含量低，避免了添加劑過多而互相影響的問題，保證了相變儲(chǔ)能材料具有較好的穩(wěn)定性。4、本發(fā)明原料豐富，無(wú)毒，無(wú)腐蝕，制備方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)便利，在熔融后成均勻的液體狀態(tài)，易于封裝。


圖1為本發(fā)明制備方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做進(jìn)一步說明；下述實(shí)施例是說明性的，不是限定性的，不能以下述實(shí)施例來(lái)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1 一種低溫相變儲(chǔ)能材料，其構(gòu)成原料及其重量百分比分別為主原料純硫酸鋁鉀(KAl (SO4)2 · 12H20)的含量為91% ；添加劑氟化鈣的含量為2% ；去離子水的含量為7%。本實(shí)施例采用的各化學(xué)組分需密封保存，特別是純硫酸鋁鉀常溫下暴露在空氣中易風(fēng)化失去結(jié)晶水，在潮濕空氣中溶化淌水，嚴(yán)重影響其使用性能。本發(fā)明所選用的材料在出廠時(shí)采用的包裝均能滿足密封要求，因此只要注意運(yùn)輸過程中不損壞外包裝即可。一種低溫相變儲(chǔ)能材料的制備方法，包括以下步驟按配料組分，如圖1所示，先將主原料純硫酸鋁鉀(KAl (SO4)2 ·12Η20)放在90 100°C設(shè)備中加熱熔融，待完全熔化后， 在20 25°C常溫下將研磨好的50 200目的氟化鈣添加劑緩慢加入，再加入去離子水并不斷攪拌；然后將混合物再重新加熱升溫到90 100°C，使其充分混合均勻成流體狀，最后將混合物灌入容器中進(jìn)行封裝。生產(chǎn)過程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)(1)封裝容器可采用塑料或金屬容器，形狀選擇可以是球形、長(zhǎng)方形、立方體或圓柱形，但不論采用哪種封裝方式，都應(yīng)保證其與外界的密閉性。(2)加入添加劑前，應(yīng)使硫酸鋁鉀充分熔化，可將硫酸鋁鉀加熱至稍高于相變溫度再加入添加劑；加入添加劑時(shí)，應(yīng)緩慢添加，并不斷攪拌，忌一次將所需添加劑全部加入。依照上述配方及工藝制出的相變儲(chǔ)能材料呈淡綠色，液態(tài)時(shí)成透明狀。此材料相變潛熱大(大于2MKJ/Kg)，相變溫度在58 64°C之間。實(shí)施例2 —種低溫相變儲(chǔ)能材料，其構(gòu)成原料及其重量百分比分別為主原料純硫酸鋁鉀(KAl (SO4)2 · 12H20)的含量為98% ；添加劑氟化鈣的含量為2%。其制備方法以及注意事項(xiàng)同于實(shí)施例1。依照上述配方及工藝制出的相變儲(chǔ)能材料呈淡黃色，液態(tài)時(shí)成透明狀。此材料相變潛熱大(大于230KJ/Kg)，相變溫度在68 71°C之間。實(shí)施例3 一種低溫相變儲(chǔ)能材料，其構(gòu)成原料及其重量百分比分別為主原料純硫酸鋁鉀(KAl (SO4)2 · 12H20)的含量為98. 5% ；添加劑氟化鈣的含量為1.5%。其制備方法以及注意事項(xiàng)同于實(shí)施例1。依照上述配方及工藝制出的相變儲(chǔ)能材料呈淡黃色，液態(tài)時(shí)成透明狀。此材料相變潛熱大(大于230KJ/Kg)，相變溫度在67 70°C之間以上三種技術(shù)配方得到的相變儲(chǔ)能材料經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，性能穩(wěn)定，過冷度在5°C左右，并未出現(xiàn)相分離。上述配方添加劑所占質(zhì)量百分比較小，對(duì)于主料儲(chǔ)能的影響很小，所以很好地保持了硫酸鋁鉀的儲(chǔ)能能力。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，以上實(shí)施例和說明書中描述的只說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書以及等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種低溫相變儲(chǔ)能材料，其特征在于其構(gòu)成原料及其重量百分比分別為 純硫酸鋁鉀 88 99%;氟化鈣1 2%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫相變儲(chǔ)能材料，其特征在于添加去離子水，其所占重量百分比為0 10%。
3.—種如權(quán)利要求1所述的低溫相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)將純硫酸鋁鉀在90 100°C下加熱直至完全融化；(2)把常溫下研磨好的氟化鈣添加劑緩慢加入，再加入去離子水并不斷攪拌；(3)重新加熱升溫，使其充分混合均勻成流體狀；(4)將混合物灌入容器中進(jìn)行封裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低溫相變儲(chǔ)熱材料及其制備方法，由純硫酸鋁鉀，添加劑氟化鈣和去離子水組成，其制備方法包括以下步驟(1)將純硫酸鋁鉀在90～100℃下加熱直至完全融化；(2)把常溫下研磨好的氟化鈣添加劑緩慢加入，再加入去離子水并不斷攪拌；(3)重新加熱升溫，使其充分混合均勻成流體狀；(4)將混合物灌入容器中進(jìn)行封裝。本發(fā)明提供的低溫相變儲(chǔ)能材料具有原料豐富，價(jià)格低廉，相變潛熱大，相變溫度在92.5～95℃之間，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證其性能穩(wěn)定，過冷度小于3℃，不會(huì)出現(xiàn)相分離等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C09K5/06GK102268243SQ201110211180
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者王士強(qiáng), 鄧天龍, 郭亞飛, 閆東軍, 高道林 申請(qǐng)人:天津科技大學(xué)