一種無機相變儲能材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于相變儲能技術(shù)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種無機相變儲能材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在相變儲能技術(shù)領(lǐng)域，相變材料是基礎(chǔ)，相變材料的種類很多，從相變的方式來看，可分為固-固、固-液、液-氣和固-氣相變材料四大類，由于固-氣和液-氣相變材料在相變過程中伴隨大量氣體的存在，使材料體積變化很大，因此，盡管它們相變潛熱較大，但在實際中很少應(yīng)用。在實際應(yīng)用中，一般按材料化學(xué)組成成分的不同，把相變材料分為有機物類(石蠟、酯酸等)和無機物類(無機水合鹽、熔融鹽、金屬等)。無機水合鹽是中、低溫相變材料中重要的一類，提供了熔點從幾攝氏度到一百多攝氏度的近70種可供選擇的相變材料。
[0003]無機水合鹽具有使用范圍廣、價格便宜、導(dǎo)熱系數(shù)大(與有機物類PCM相比)、單位體積蓄熱密度大、一般呈中性等優(yōu)點。但也存在兩方面的不足:過冷和相分離。這兩大缺陷直接關(guān)系到相變材料的使用壽命，因此較好地解決這兩個問題成為相變材料應(yīng)用研究方面的關(guān)鍵。
[0004]三水醋酸鈉(CH3C00Na.3H20)因熔點適宜、潛熱值較高等優(yōu)點常作為相變蓄能材料廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域。然而，純?nèi)姿徕c在凝固過程中存在的過冷和相分離問題，且相變溫度較難調(diào)控，嚴(yán)重影響三水醋酸鈉的相變儲能材料的大范圍使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種無機相變儲能材料，該儲能材料性能穩(wěn)定、價格低廉、原料豐富、制備方便、相變潛熱大、無毒、溫度可調(diào)，可以廣泛應(yīng)用于太陽能低溫蓄熱系統(tǒng)、家庭日用保溫、家用熱水儲能系統(tǒng)等多個領(lǐng)域。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:
[0007]—種無機相變儲能材料，所述儲能材料主要包括以下組分:
[0008]重量比為50:2?50:10的醋酸鈉溶液和功能添加液，以及醋酸鈉溶液和功能添加液總重量1?3%的成核劑和4%的增稠劑；
[0009]其中，醋酸鈉溶液由醋酸鈉或其水合物和水按摩爾比1:3溶解制成；
[0010]功能添加液由功能添加劑和水按質(zhì)量比1:1配制成；
[0011 ] 所述功能添加劑為氯化鉀。
[0012]優(yōu)選地，所述成核劑為Na2Si03.9H20、Na2HP04.12H20 和 Na2B407.10H20 中的任意一種。
[0013]優(yōu)選地，所述增稠劑為羥乙基纖維素。
[0014]本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種基于上述技術(shù)方案的無機相變儲能材料的制備方法，所述方法包括以下步驟:
[0015]1)將醋酸鈉或其水合物和水按摩爾比1:3溶解制成醋酸鈉溶液，密封放置在65_80°C保溫環(huán)境備用；
[0016]2)將功能添加劑和水按質(zhì)量比1:1配制成功能添加液，密封放置在65-80°C保溫環(huán)境備用；
[0017]3)將醋酸鈉溶液和功能添加液按比例混合形成混合溶液，并不斷攪拌，使其充分混合均勻；
[0018]4)在攪拌狀態(tài)下加入成核劑和增稠劑使其成流體狀，即得無機相變儲能材料。
[0019]優(yōu)選地，所述成核劑為Na2Si03.9H20、Na2HP04.12H20 和 Na2B407.10H20 中的任意一種。
[0020]優(yōu)選地，所述增稠劑為羥乙基纖維素。
[0021]本發(fā)明無機相變儲能的儲能介質(zhì)主要為三水醋酸鈉體系，功能添加劑為氯化鉀，通過添加成核劑、增稠劑可以解決無機水合鹽相變儲能材料的共性問題:過冷度及相分離。通過功能添加劑調(diào)整其相變溫度的同時，也在一定程度上抑制其過冷現(xiàn)象的發(fā)生，在通過成核劑和增稠劑的添加，完全可以消除過冷和相分離現(xiàn)象，重復(fù)性好，性能穩(wěn)定。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明優(yōu)點在于:
[0023]1)本發(fā)明在制備過程中加入功能添加劑來調(diào)控體系的相變溫度點(50-55°C )的同時，也在一定程度上減小其過冷度，然后在通過成核劑和增稠劑可以完全消除體系的過冷度和相分離，重復(fù)性較好，性能穩(wěn)定，可長期使用，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0024]2)本發(fā)明功能添加劑種類較少，所含比例較小，避免了添加劑過多互相影響的問題，保證體系的穩(wěn)定性。
[0025]3)本發(fā)明所得無機相變儲能材料具有50-55°C的相變溫度，過冷度小于3°C，并且具有較高的潛熱值，可以到230_260J/g，具有優(yōu)良的溫度調(diào)節(jié)功能，同時具有極高的相變穩(wěn)定性。
[0026]4)本發(fā)明原料來源豐富，無毒、無腐蝕、制備方法簡單易操作，易于封裝。
【具體實施方式】
[0027]下面通過部分實施實例對本發(fā)明做進一步闡述，但不能限制本發(fā)明的內(nèi)容。
[0028]實施例1
[0029]1)取無水醋酸鈉或其水合物和水按摩爾比1:3溶解配制成醋酸鈉溶液；取氯化鉀和水按重量比1:1配制成氯化鉀功能添加液；
[0030]2)取步驟1中配制好的醋酸鈉溶液50g，氯化鉀功能添加液2g，并不斷攪拌，使其充分混合均勾;
[0031]3)向步驟2中試樣分別加入0.52g Na2B407.10H20，2.08g羥乙基纖維素(CMC)在70 °C不斷攪拌使其成流體狀；
[0032]4)將步驟3中所得相變材料灌入容器中進行封裝測試。
[0033]測試結(jié)果顯示，此組分的相變溫度為54°C，過冷度2.3°C，潛熱值236.9KJ/Kg。
[0034]實施例2
[0035]1)取無水醋酸鈉或其水合物和水按摩爾比1:3溶解配制成醋酸鈉溶液；取氯化鉀和水按重量比1:1配制成氯化鉀功能添加液；
[0036]2)取步驟1中配制好的醋酸鈉溶液50g，氯化鉀功能添加液4g，并不斷攪拌，使其充分混合均勾;
[0037]3)向步驟2中試樣分別加入1.08g Na2HP04.12H20，2.16g羥乙基纖維素(CMC)在70 °C不斷攪拌使其成流體狀；
[0038]4)將步驟3中所得相變材料灌入容器中進行封裝測試。
[0039]測試結(jié)果顯示，此組分的相變溫度為52°C，過冷度1.8°C，潛熱值241.4KJ/Kg。
[0040]實施例3
[0041 ] 1)取無水醋酸鈉或其水合物和水按摩爾比1:3溶解配制成醋酸鈉溶液；取氯化鉀和水按重量比1:1配制成氯化鉀功能添加液；
[0042]2)取步驟1中配制好的醋酸鈉溶液50g，氯化鉀功能添加液6g，并不斷攪拌，使其充分混合均勾;
[0043]3)向步驟2中試樣分別加入1.12g Na2Si03.9Η20，2.24g羥乙基纖維素(CMC)在70 °C不斷攪拌使其成流體狀；
[0044]4)將步驟3中所得相變材料灌入容器中進行封裝測試。
[0045]測試結(jié)果顯示，此組分的相變溫度為51°C，過冷度1.2°C，潛熱值239.2KJ/Kg。
[0046]實施例4
[0047]1)取無水醋酸鈉或其水合物和水按摩爾比1:3溶解配制成醋酸鈉溶液；取氯化鉀和水按重量比1:1配制成氯化鉀功能添加液；
[0048]2)取步驟1中配制好的醋酸鈉溶液50g，氯化鉀功能添加液8g，并不斷攪拌，使其充分混合均勾;
[0049]3)向步驟2中試樣分別加入1.16g Na2B407.10H20，2.32g羥乙基纖維素(CMC)在70 °C不斷攪拌使其成流體狀；
[0050]4)將步驟3中所得相變材料灌入容器中進行封裝測試。
[0051]測試結(jié)果顯示，此組分的相變溫度為51°C，過冷度0.8°C，潛熱值238.3KJ/Kg。
[0052]實施例5
[0053]1)取無水醋酸鈉或其水合物和水按摩爾比1:3溶解配制成醋酸鈉溶液；取氯化鉀和水按重量比1:1配制成氯化鉀功能添加液；
[0054]2)取步驟1中配制好的醋酸鈉溶液50g，氯化鉀功能添加液10g，并不斷攪拌，使其充分混合均勾;
[0055]3)向步驟2中試樣分別加入1.8g Na2B407.10Η20，2.4g羥乙基纖維素(CMC)在70 °C不斷攪拌使其成流體狀；
[0056]4)將步驟3中所得相變材料灌入容器中進行封裝測試。
[0057]測試結(jié)果顯示，此組分的相變溫度為50°C，過冷度1.4°C，潛熱值239.6KJ/Kg。
[0058]最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1.一種無機相變儲能材料，其特征在于，所述儲能材料主要包括以下組分: 重量比為50:2?50:10的醋酸鈉溶液和功能添加液，以及醋酸鈉溶液和功能添加液總重量1?3%的成核劑和4%的增稠劑； 其中，醋酸鈉溶液由醋酸鈉或其水合物和水按摩爾比1:3溶解制成； 功能添加液由功能添加劑和水按質(zhì)量比1:1配制成； 所述功能添加劑為氯化鉀。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無機相變儲能材料，其特征在于，所述成核劑為Na2Si03.9H20、Na2HP04.12HzO 和 Na2B407.10H20 中的任意一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無機相變儲能材料，其特征在于，所述增稠劑為羥乙基纖維素。4.權(quán)利要求1所述的無機相變儲能材料的制備方法，所述方法包括以下步驟: 1)將醋酸鈉或其水合物和水按摩爾比1:3溶解制成醋酸鈉溶液，密封放置在65-80°C保溫環(huán)境備用； 2)將功能添加劑和水按質(zhì)量比1:1配制成功能添加液，密封放置在65-80°C保溫環(huán)境備用; 3)將醋酸鈉溶液和功能添加液按比例混合形成混合溶液，并不斷攪拌，使其充分混合均勻； 4)在攪拌狀態(tài)下加入成核劑和增稠劑使其成流體狀，即得無機相變儲能材料。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無機相變儲能材料的制備方法，其特征在于，所述成核劑為Na2Si03.9H20、Na2HP04.12HzO 和 Na2B407.10H20 中的任意一種。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無機相變儲能材料的制備方法，其特征在于，所述增稠劑為羥乙基纖維素。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無機相變儲能材料及其制備方法，所述儲能材料主要包括以下組分：重量比為50:2～50:10的醋酸鈉溶液和功能添加液，以及醋酸鈉溶液和功能添加液總重量1～3％的成核劑和4％的增稠劑；其中，醋酸鈉溶液由醋酸鈉或其水合物和水按摩爾比1:3溶解制成；功能添加液由功能添加劑和水按質(zhì)量比1:1配制成；所述功能添加劑為氯化鉀。該儲能材料性能穩(wěn)定、價格低廉、原料豐富、制備方便、相變潛熱大、無毒、溫度可調(diào)，可以廣泛應(yīng)用于太陽能低溫蓄熱系統(tǒng)、家庭日用保溫、家用熱水儲能系統(tǒng)等多個領(lǐng)域。
【IPC分類】C09K5/06
【公開號】CN105238362
【申請?zhí)枴緾N201510703576
【發(fā)明人】李翔, 周園, 年洪恩, 董歐陽, 任秀峰, 曾金波, 申月, 海春喜, 李松
【申請人】中國科學(xué)院青海鹽湖研究所
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月26日