專利名稱：一種高性能中溫相變儲(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，尤其是一種高性能中溫相變儲(chǔ)能材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
相變儲(chǔ)能材料在相變過程中可以與環(huán)境進(jìn)行能量交換，吸收或釋放大量的相變潛熱，可有效緩解能量供求在空間和時(shí)間上不均衡的問題，起到了提高能量利用率的作用。與顯熱儲(chǔ)能相比，相變儲(chǔ)能具有溫度控制恒定、相變溫度選擇范圍寬、儲(chǔ)能密度高、節(jié)能效果顯著、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，在采暖和空調(diào)、蓄熱建筑、太陽能利用、供電系統(tǒng)優(yōu)化、航空航天和極端環(huán)境服裝等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。相變儲(chǔ)能材料主要分為有機(jī)相變儲(chǔ)能材料和無機(jī)相變儲(chǔ)能材料。有機(jī)相變儲(chǔ)能材料性能穩(wěn)定，相變溫度范圍廣，放熱過程幾乎無過冷和相分離現(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，但是通常存在過冷和相分離的問題，如果能夠采用合適的方法改善上述問題，則無機(jī)相變儲(chǔ)能材料將具有十分明顯的優(yōu)勢。在實(shí)際生活中，30°C 40°C之間的中溫相變材料用途比較廣泛，而目前能夠開發(fā)利用的無機(jī)水合鹽類中溫相變材料比較缺乏。因此，開發(fā)具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的無機(jī)中溫相變材料具有重要的意義。通過檢索，發(fā)現(xiàn)兩篇與本專利申請(qǐng)相關(guān)的中溫相變儲(chǔ)能材料1、一種無機(jī)水合鹽相變儲(chǔ)能材料的制備方法(CN200810065301. 7)，其第一步在100克水中加入40 60克無機(jī)鹽顆粒及3 5克防過冷劑，攪拌混合，制得水合無機(jī)鹽溶液；第二步向水合無機(jī)鹽溶液中加入5 10克聚丙烯酸鈉，攪拌混合，制得粘稠狀的水合無機(jī)鹽混合液。該發(fā)明提供的 水合無機(jī)鹽相變材料的制備方法，在其制備過程時(shí)加入防過冷劑及聚丙烯酸鈉；可以有效地防止水合無機(jī)鹽相變材料在相變過程中出現(xiàn)的過冷及相分離現(xiàn)象，確保水合無機(jī)鹽相變材料在進(jìn)行多次循環(huán)后還能保持其均勻性。2、一種無機(jī)相變儲(chǔ)能材料(CNl02604599A )，該發(fā)明涉及儲(chǔ)能材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其指一種無機(jī)相變儲(chǔ)能材料，其各組份質(zhì)量百分比含量如下儲(chǔ)能材料70-99. 5%，成核劑
O.25-20%，改性劑O. 1-15%，水O. 1_15%。所述儲(chǔ)能材料為堿類水合物或結(jié)晶水合鹽，尤指堿類水合物；所述成核劑為碳酸鹽，所述改性劑為分散劑。該發(fā)明通過選擇適合的成核劑及其配比，可以有效地解決材料相分離，特別的通過在體系中添加分散劑，而制備的相變儲(chǔ)能材料，循環(huán)穩(wěn)定性好，同時(shí)經(jīng)過上千次循環(huán)后潛熱值沒有變化。經(jīng)過對(duì)比，上述兩篇專利公開文獻(xiàn)與本申請(qǐng)內(nèi)容有較大相同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服以上技術(shù)的不足之處，提供一種熱循環(huán)性能穩(wěn)定、過冷度小、的高性能中溫相變儲(chǔ)能材料及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過如下方案實(shí)現(xiàn)的
一種高性能中溫?zé)o機(jī)相變儲(chǔ)能材料，其原料組成重量百分含量為十二水磷酸氫二鈉95 99% ；鈉鹽添加劑1 5%。而且，所述鈉鹽添加劑選自九水偏硅酸鈉、羧甲基纖維素鈉以及聚丙烯酸鈉任意一種或任意兩種組合。而且，一種高性能中溫?zé)o機(jī)相變儲(chǔ)能材料的制備方法，包括如下步驟⑴將所述十二水磷酸氫二鈉在60 70°C條件下加熱至完全熔化；⑵加入所述鈉鹽添加劑，充分混勻后繼續(xù)加熱成流體狀材料；⑶將流體狀材料灌入容器中進(jìn)行封裝。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是1、本發(fā)明提供的中溫相變儲(chǔ)能材料以Na2HPO4 · 12H20無機(jī)水合鹽作為基料，使材料整體具有較大的密度、溶解熱以及導(dǎo)熱系數(shù)，過冷度小于3°C，放熱過程穩(wěn)定、無相分離現(xiàn)象，重復(fù)性好。2、本發(fā)明通過對(duì)傳統(tǒng)的無機(jī)相變儲(chǔ)能材料進(jìn)行改良，使其具有較大的相變潛熱大(大于210J/g)和適宜的相變溫度適宜(30°C 40°C)，是該溫度范圍內(nèi)性能良好的儲(chǔ)能材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。3、本發(fā)明提供的中溫相變 儲(chǔ)能材料僅通過少量的鈉鹽添加劑即提升了相變儲(chǔ)能材料良好性能，而且?guī)缀跷丛黾悠浣?jīng)濟(jì)成本，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，也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)明提供的中溫相變儲(chǔ)能材料制備方法簡單、易于操作，其原料豐富、無毒、無腐蝕，在熔融后成均勻的液體狀態(tài)，易于封裝。
具體實(shí)施例方式對(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)施例來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1 :一種高性能中溫相變儲(chǔ)能材料，其構(gòu)成原料及其重量分別為十二水磷酸氫二鈉95. 25g ；九水偏硅酸鈉 4. 75 g。本實(shí)施例采用的各化學(xué)組分需密封保存，特別是十二水磷酸氫二鈉常溫下暴露在空氣中易風(fēng)化失去結(jié)晶水，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。上述中溫相變儲(chǔ)能材料的制備方法，包括以下步驟先將十二水磷酸氫二鈉在60°C 70°C條件下加熱至完全熔化；然后加入九水硅酸鈉，充分混勻后繼續(xù)加熱成流體狀材料；最后將流體狀材料灌入容器中進(jìn)行封裝，即得成品。生產(chǎn)過程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)(I)封裝容器可采用塑料或金屬容器，形狀選擇可以是球形、長方形、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)使十二水磷酸氫二鈉充分熔化，可將其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)能材料呈白色，液態(tài)時(shí)成透明狀。此材料相變潛熱大于210 J/g，相變溫度在35°C左右。實(shí)施例2 一種高性能中溫相變儲(chǔ)能材料，其構(gòu)成原料及其重量分別為十二水磷酸氫二鈉95· 50 g ；羧甲基纖維素鈉4. 50g。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)能材料呈乳白色，液態(tài)時(shí)呈黏稠狀。此材料相變潛熱大于220 J/g，相變溫度在36°C左右。實(shí)施例3:一種高性能中溫相變儲(chǔ)能材料，其構(gòu)成原料及其重量分別為十二水磷酸氫二鈉94· 54 g ；羧甲基纖維素鈉4. 46 g ;
聚丙烯酸鈉1. 00 g0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)能材料呈乳白色，液態(tài)時(shí)呈黏稠狀。此材料相變潛熱大于220 J/g，相變溫度在36°C左右。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，過冷度小于3°C，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，所以很好地保持了十二水磷酸氫二鈉的儲(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
1.一種高性能中溫?zé)o機(jī)相變儲(chǔ)能材料，其特征在于其原料組成重量百分含量為 十二水磷酸氫二鈉95 99% ； 鈉鹽添加劑1 5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能無機(jī)中溫相變儲(chǔ)能材料，其特征在于所述鈉鹽添加劑選自九水偏硅酸鈉、羧甲基纖維素鈉以及聚丙烯酸鈉任意一種或任意兩種組合。
3.一種制備如權(quán)利要求1或2所述的高性能中溫?zé)o機(jī)相變儲(chǔ)能材料的方法，其特征在于包括如下步驟 ⑴將所述十二水磷酸氫二鈉在60 70°C條件下加熱至完全熔化； ⑵加入所述鈉鹽添加劑，充分混勻后繼續(xù)加熱成流體狀材料； ⑶將流體狀材料灌入容器中進(jìn)行封裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高性能中溫?zé)o機(jī)相變儲(chǔ)能材料及其制備方法，其原料組成重量百分含量為十二水磷酸氫二鈉95～99%；鈉鹽添加劑1～5%，所述鈉鹽添加劑包括九水偏硅酸鈉、羧甲基纖維素鈉以及聚丙烯酸鈉。本發(fā)明通過對(duì)傳統(tǒng)的無機(jī)相變儲(chǔ)能材料進(jìn)行改良，使其具有較大的相變潛熱大(大于210J/g)和適宜的相變溫度適宜(30℃～40℃)，是該溫度范圍內(nèi)性能良好的儲(chǔ)能材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C09K5/06GK103045175SQ20121055711
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者鄧天龍, 李雪璐, 高道林, 劉環(huán), 郭亞飛, 王士強(qiáng), 余曉平, 徐占武, 魏炳舉, 李玉婷, 林陳曉 申請(qǐng)人:天津科技大學(xué)