專利名稱：一種強化傳熱相變儲能流體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明涉及一種強化傳熱相變儲能流體及其制備方法，屬于功能材料制備工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
: 相變儲能材料在紡織、建筑、太陽能利用等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景?，F(xiàn)有技術(shù)中相變儲能材料主要以聚合物包覆相變物質(zhì)形成微膠囊的形式使用，這樣可以避免當(dāng)相變物質(zhì)變成液相時可能發(fā)生的融合、流失等問題。但是，作為包覆層的聚合物通常導(dǎo)熱性能較差，當(dāng)相變膠囊的尺寸比較大，或者傳熱時間比較短時，相當(dāng)一部分相變物質(zhì)來不及發(fā)生相變，從而使儲能效率大大降低。相對于聚合物而言，金屬銅的熱導(dǎo)率要高很多，如果相變儲能材料中很有一定比例的金屬銅顆粒，其導(dǎo)熱性能將會大幅度改善。本發(fā)明就是通過添加金屬銅顆粒來強化體系的傳熱性能，從而提高相變儲能材料的儲能效率。目前制備相變微膠囊的方法主要是微乳液法，即當(dāng)相變物質(zhì)處于液相時，與聚合物單體一起分散到水中，在表面活性劑作用下形成乳液，然后引發(fā)聚合形成相變微膠囊。這一方法工藝復(fù)雜，不好控制，產(chǎn)量不高。更重要的是，在這個方法里要均勻地添加金屬銅顆粒很困難。事實上，本發(fā)明所涉及的聚合物品種均有成熟的大規(guī)模生產(chǎn)工藝，比乳液聚合工藝的產(chǎn)量大得多。這些聚合物以及用作相變物質(zhì)的硬脂酸和相變石蠟均可溶解在合適的極性有機溶劑中，從而形成漿料。在形成漿料的過程中可以方便地添加金屬銅顆粒。當(dāng)把料將分散到水中時，由于所采用的極性有機溶劑和水混溶，而所用的聚合物和相變物質(zhì)均不溶于水,于是極性有機溶劑被水奪走,析出含有聚合物、相變物質(zhì)、金屬銅顆粒的固體混合物顆粒。相變儲能流體是指在液相介質(zhì)中含有相變物質(zhì)的一類軟材料。其中的液相介質(zhì)主要是常見的傳熱流體如水、乙二醇、丙二醇等。由于含有一定量的相變儲能材料，相變儲能流體的熱容量相對于單純的傳熱介質(zhì)有很大的提高。相變儲能流體工作時，熱量從熱源傳給流體介質(zhì)，使其溫度升高，儲存顯熱。接著熱量從流體介質(zhì)傳給相變儲能材料(通常由聚合物包覆層和相變物質(zhì)組成)，使其升溫，儲存顯熱。當(dāng)溫度上升到相變物質(zhì)的相變溫度時，相變物質(zhì)發(fā)生相變，儲存潛熱。從開始發(fā)生相變到相變過程完全結(jié)束所需要的時間與相變儲能材料的導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān)。本發(fā)明所制備的相變儲能材料由于添加了金屬銅顆粒，導(dǎo)熱系數(shù)顯著增大，相變過程所需要的時間縮短，相變儲能流體與熱源作用的時間也可以相應(yīng)縮短，單位時間內(nèi)相變儲能流體的流量可以相應(yīng)增加，從而儲存更多的熱量
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明制備變儲能流體的方法包括以下步驟:將聚合物和相變材料溶解在極性有機溶劑中形成混合溶液，然后將金屬銅顆粒加入上述混合溶液中，攪拌均勻得到漿料，然后將上述漿料分散到水中，利用聚合物和相變材料在有機溶劑和水中溶解度的差異，析出固體顆粒，再將上述固體顆粒從液相中分離出來，重新分散到傳熱流體介質(zhì)中得到強化傳熱的相變儲能流體。該方法適用性廣泛、條件溫和、工藝簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。所得強化傳熱相變儲能流體可以用作發(fā)動機冷卻液以及太陽能集熱器工作液等多種用途，具有良好的推廣應(yīng)用前景。具體實施方法:下面通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例1:將20克聚乙烯和20克硬脂酸一起加入到100毫升二甲基甲酰胺中，攪拌溶解形成溶液。向上述溶液中加入5克平均粒徑為I微米的金屬銅粉末，繼續(xù)攪拌均勻形成漿料。將上述料將通過針孔注射器滴加到水中，析出固體顆粒。上述固體顆粒經(jīng)過濾后添加到水中，添加量為水的30% (體積百分數(shù))，攪拌均勻后得到強化傳熱相變儲能流體。實施例2:將20克聚苯乙烯和15克硬脂酸一起加入到100毫升二甲基甲酰胺中，攪拌溶解形成溶液。向上述溶液中加入2克平均粒徑為100納米的金屬銅粉末，繼續(xù)攪拌均勻形成漿料。將上述料將通過針孔注射器滴加到水中，析出固體顆粒。上述固體顆粒經(jīng)過濾后添加到乙二醇中，添加量為乙二醇的30% (體積百分數(shù))，攪拌均勻后得到強化傳熱相變儲能流體。實施例3:`
將15克聚苯乙烯和20克硬脂酸一起加入到100毫升二甲基甲酰胺中，攪拌溶解形成溶液。向上述溶液中加入I克平均粒徑為100納米的金屬銅粉末，繼續(xù)攪拌均勻形成漿料。將上述料將通過針孔注射器滴加到水中，析出固體顆粒。上述固體顆粒經(jīng)過濾后添加到丙二醇中，添加量為丙二醇的30% (體積百分數(shù))，攪拌均勻后得到強化傳熱相變儲能流體。
權(quán)利要求
1.一種強化傳熱相變儲能流體及其制備方法，其特征是將聚合物和相變材料溶解在極性有機溶劑中形成混合溶液，然后將金屬銅顆粒加入上述混合溶液中，攪拌均勻得到漿料，然后將上述漿料分散到水中析出固體顆粒，再將上述固體顆粒從液相中分離出來，重新分散到傳熱流體介質(zhì)中得到強化傳熱的相變儲能流體。
2.如權(quán)利要求1所述的強化傳熱相變儲能流體及其制備方法，其特征在于:聚合物包括常見的聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料等不溶于水，但 可溶于極性有機溶劑的品種。
3.如權(quán)利要求1所述的強化傳熱相變儲能流體及其制備方法，其特征在于:相變材料為硬脂酸和相變石蠟中的一種或兩種混合。
4.如權(quán)利要求1所述的強化傳熱相變儲能流體及其制備方法，其特征在于:聚合物和相變材料的質(zhì)量比為9:1 3: 7。
5.如權(quán)利要求1所述的強化傳熱相變儲能流體及其制備方法，其特征在于:極性有機溶劑為乙醇、丙酮、四氫呋喃、二甲基甲酰胺等可與水混溶的極性溶劑。
6.如權(quán)利要求1所述的強化傳熱相變儲能流體及其制備方法，其特征在于:混合溶液中聚合物和相變材料的質(zhì)量和占溶液質(zhì)量的5% 50%。
7.如權(quán)利要求1所述的強化傳熱相變儲能流體及其制備方法，其特征在于:金屬銅顆粒的尺寸為20納米 I毫米。
8.如權(quán)利要求1所述的強化傳熱相變儲能流體及其制備方法，其特征在于:金屬銅顆粒的添加質(zhì)量為聚合物和相變材料的質(zhì)量和的1% 30%。
9.如權(quán)利要求1所述的強化傳熱相變儲能流體及其制備方法，其特征在于:漿料分散到水中的方式可以是滴加、攪拌、超聲分散中的一種或兩種組合。
10.如權(quán)利要求1所述的強化傳熱相變儲能流體及其制備方法，其特征在于:傳熱流體介質(zhì)為水、乙二醇、丙二醇中的一種。
11.如權(quán)利要求1所述的強化傳熱相變儲能流體及其制備方法，其特征在于:固體顆粒與傳熱流體介質(zhì)的體積比為1: 10 1:1。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種強化傳熱相變儲能流體及其制備方法。將金屬銅顆粒添加到聚合物和相變物質(zhì)的復(fù)合體系中，所形成固體顆粒的導(dǎo)熱性能得以強化，將上述固體顆粒分散到傳熱流體介質(zhì)中得到強化傳熱的相變儲能流體。本方法條件溫和、工藝簡單，不需要復(fù)雜的工藝和設(shè)備，有利于工業(yè)化生產(chǎn)，所得的強化傳熱相變儲能流體可以用作發(fā)動機冷卻液以及太陽能集熱器工作液等多種用途，具有良好的推廣應(yīng)用前景。
文檔編號C09K5/20GK103146356SQ20131003469
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者吳大雄, 朱海濤, 張燦英 申請人:青島科技大學(xué)