一種相變儲(chǔ)能材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種相變儲(chǔ)能材料，包括儲(chǔ)能主體材料、增稠劑、成核劑和增強(qiáng)材料，其質(zhì)量百分含量為：儲(chǔ)能主體材料75%-99%、增稠劑0.1%-10%、成核劑0.2%-15%、增強(qiáng)材料0.01%-8%，儲(chǔ)能主體材料為結(jié)晶水和鹽，增稠劑由無(wú)機(jī)增稠劑、纖維類、聚丙烯酸酯類、聚氨酯類及天然高分子類增稠劑中的一種或多種組成，成核劑由焦磷酸鈉、十水磷酸鈉、二水硫酸鈣、硫酸鉀、硼酸鉀、八水氫氧化鋇、十二水磷酸氫二鈉、硫酸鈉中的一種或多種組成，增強(qiáng)材料為金屬及金屬氧化物粉末、碳材料、納米粒子、泡沫材料中的一種或多種組成；本發(fā)明通過(guò)選取合適的材料及配比，減小了過(guò)冷度和相分離現(xiàn)象，表現(xiàn)了良好的循環(huán)穩(wěn)定性，尤其在體系中添加增強(qiáng)材料，形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，從而使得材料的導(dǎo)熱性提高2倍以上。
【專利說(shuō)明】一種相變儲(chǔ)能材料
[【技術(shù)領(lǐng)域】]
[0001]本發(fā)明涉及儲(chǔ)能材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說(shuō)是一種相變儲(chǔ)能材料。
[【背景技術(shù)】]
[0002]隨著能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題的日益突出，利用新能源、提高能源的利用率越來(lái)越受到人們的重視。能量存儲(chǔ)技術(shù)，作為解決能量供給一需求失衡問(wèn)題的重要方法，備受國(guó)內(nèi)外企業(yè)及相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的青陳。而其中，以相變儲(chǔ)能材料為基礎(chǔ)的熱能存儲(chǔ)是目如應(yīng)用范圍最廣的能量存儲(chǔ)技術(shù)之一。
[0003]相變儲(chǔ)能即利用相變材料相變時(shí)吸熱或放熱來(lái)進(jìn)行能量的存儲(chǔ)和釋放，其相對(duì)于顯熱儲(chǔ)熱，具有儲(chǔ)能密度高、溫度恒定等優(yōu)點(diǎn)，在廢熱和余熱的回收利用、太陽(yáng)能利用、電力的“移峰填谷”、工業(yè)與民用建筑供暖和空調(diào)的節(jié)能以及航空航天、紡織工業(yè)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，對(duì)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展等至關(guān)重要。
[0004]相變儲(chǔ)能材料作為相變儲(chǔ)能的核心，可分為無(wú)機(jī)、有機(jī)及高分子類相變材料，無(wú)機(jī)相變儲(chǔ)能材料以無(wú)機(jī)鹽水合物為例，不僅具有熔點(diǎn)固定，相變熱AHf (約254kJ/kg)、導(dǎo)熱系數(shù)(約0.5ff/m.V )以及體積儲(chǔ)能密度(約350MJ/L)大等優(yōu)點(diǎn)，且由于成本低、制備簡(jiǎn)單，因而有良好的應(yīng)用前景。
[0005]但無(wú)機(jī)鹽水合物具有易過(guò)冷和相分離的缺點(diǎn)，使材料易析出，降低了材料循環(huán)使用壽命，嚴(yán)重制約了實(shí)際應(yīng)用；且相較于有機(jī)物，導(dǎo)熱系數(shù)較大，但在實(shí)際應(yīng)用中仍有提升的必要。因此如何降低過(guò)冷、減少相分離以及提高材料的導(dǎo)熱性能對(duì)于材料的實(shí)際應(yīng)用至 關(guān)重要。
[0006]鑒于此，若能提供一種不僅能減小過(guò)冷度及相分離現(xiàn)象，提高材料的循環(huán)使用壽命，而且還能增強(qiáng)材料導(dǎo)熱性能的相變儲(chǔ)能材料，將可為儲(chǔ)能領(lǐng)域的發(fā)展提供核心材料技術(shù)，具有非常重要的意義。
[
【發(fā)明內(nèi)容】
]
[0007]本發(fā)明的目的就是要解決上述的不足而提供一種相變儲(chǔ)能材料，通過(guò)選取合適的材料及重量配比，減小了過(guò)冷度和相分離現(xiàn)象，表現(xiàn)了良好的循環(huán)穩(wěn)定性。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的設(shè)計(jì)一種相變儲(chǔ)能材料，包括儲(chǔ)能主體材料、增稠劑和成核劑，所述儲(chǔ)能主體材料、增稠劑、成核劑的質(zhì)量百分含量為:儲(chǔ)能主體材料7 5%-99%、增稠劑
0.1%-10%、成核劑 0.2%-15%O
[0009]優(yōu)選的，所述儲(chǔ)能主體材料、增稠劑、成核劑的質(zhì)量百分含量為:儲(chǔ)能主體材料98%、增稠劑1.5%、成核劑0.5%ο
[0010]優(yōu)選的，還包括增強(qiáng)材料，所述儲(chǔ)能主體材料、增稠劑、成核劑、增強(qiáng)材料的質(zhì)量百分含量為:儲(chǔ)能主體材料75%-99%、增稠劑0.1%-10%、成核劑0.2%-15%、增強(qiáng)材料0.01%_8%。
[0011]優(yōu)選的，所述儲(chǔ)能主體材料92%、增稠劑4%、成核劑2%、增強(qiáng)材料2%。
[0012]優(yōu)選的，所述儲(chǔ)能主體材料為結(jié)晶水和鹽，所述結(jié)晶水和鹽為三水硝酸鋰、三水醋酸鈉、三水硝酸鈣、三水磷酸氫二鉀或五水合硫代硫酸鈉。
[0013]優(yōu)選的，所述增稠劑由無(wú)機(jī)增稠劑、纖維類增稠劑、聚丙烯酸酯類增稠劑、聚氨酯類增稠劑及天然高分子類增稠劑中的一種或多種組成。
[0014]優(yōu)選的，所述聚丙烯酸酯類增稠劑由聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸及共聚物中的一種或多種組成，所述天然高分子類增稠劑由黃原膠、瓜爾膠、槐豆膠、淀粉、明膠中的一種或多種組成。
[0015]優(yōu)選的，所述成核劑由焦磷酸鈉、十水磷酸鈉、二水硫酸鈣、硫酸鉀、硼酸鉀、八水氫氧化鋇、十二水磷酸氫二鈉、硫酸鈉中的一種或多種組成。
[0016]優(yōu)選的，所述增強(qiáng)材料為金屬及金屬氧化物粉末、碳材料、納米粒子、泡沫材料中的一種或多種組成。
[0017]優(yōu)選的，所述納米粒子為納米銅粉、碳納米管中的一種或多種，所述泡沫材料為泡沫石墨、泡沫金屬鋁、泡沫銅中的一種或多種。
[0018]本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0019](I)循環(huán)穩(wěn)定性佳。本發(fā)明在儲(chǔ)能主體材料中，選取合適的增稠劑、成核劑，優(yōu)化材料配比，有效減小了材料在循環(huán)過(guò)程中的過(guò)冷度；增稠劑使本發(fā)明材料體系具有一定的粘稠度，阻止結(jié)晶水合物吸熱脫水后下沉，防止材料放熱結(jié)晶時(shí)不能與水重新結(jié)合，解決了材料分層現(xiàn)象，提高了材料的循環(huán)穩(wěn)定性。
[0020](2)導(dǎo)熱性強(qiáng)。針對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)低的缺點(diǎn)，可在儲(chǔ)能主體材料中加入增強(qiáng)材料，均勻分散在相變儲(chǔ)能材料體系中，在相變儲(chǔ)能體系中構(gòu)成強(qiáng)導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)或支撐材料，從而使得材料的導(dǎo)熱性提高2倍以上，拓展了材料的應(yīng)用范圍。
[【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】]
[0021]圖1是本發(fā)明所述材料循環(huán)穩(wěn)定性圖。
[【具體實(shí)施方式】]
[0022]本發(fā)明提供了一種相變儲(chǔ)能材料，通過(guò)選取合適的材料及配比，減小了過(guò)冷度和相分離現(xiàn)象，表現(xiàn)了良好的循環(huán)穩(wěn)定性，尤其在體系中添加了增強(qiáng)材料，形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，從而使得材料的導(dǎo)熱性提高了 2倍以上。該相變儲(chǔ)能材料由儲(chǔ)能主體材料、增稠劑和成核劑組成，其質(zhì)量百分含量為，儲(chǔ)能主體材料75%-99%、增稠劑0.1%-10%、成核劑0.2%-15%。作為優(yōu)選，其各組成成分及質(zhì)量百分含量為，儲(chǔ)能主體材料98%、增稠劑1.5%、成核劑0.5%。
[0023]該相變儲(chǔ)能材料中還包括增強(qiáng)材料，其質(zhì)量百分含量為，儲(chǔ)能主體材料75%_99%、增稠劑0.1%-10%、成核劑0.2%-15%、增強(qiáng)材料0.01%-8%。作為優(yōu)選，各組成成分及質(zhì)量百分含量為，儲(chǔ)能主體材料92%、增稠劑4%、成核劑2%、增強(qiáng)材料2%。
[0024]其中，儲(chǔ)能主體材料為結(jié)晶水和鹽，尤指三水合物；該結(jié)晶水和鹽為三水硝酸鋰、三水醋酸鈉、三水硝酸鈣、三水磷酸氫二鉀或五水合硫代硫酸鈉等。增稠劑由無(wú)機(jī)增稠劑、纖維類增稠劑、聚丙烯酸酯類增稠劑、聚氨酯類增稠劑及天然高分子類增稠劑中的一種或多種組成；聚丙烯酸酯類增稠劑由聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸及共聚物中的一種或多種組成；天然高分子類增稠劑由黃原膠、瓜爾膠、槐豆膠、淀粉、明膠等中的一種或多種組成。成核劑由焦磷酸鈉、十水磷酸鈉、二水硫酸鈣、硫酸鉀、硼酸鉀、八水氫氧化鋇、十二水磷酸氫二鈉、硫酸鈉中的一種或多種組成。增強(qiáng)材料為金屬及金屬氧化物粉末、碳材料、納米粒子和泡沫材料中的一種或多種組成；納米粒子為納米銅粉、碳納米管等中的一種或多種；泡沫材料為泡沫石墨、泡沫金屬鋁、泡沫銅等中的一種或多種。
[0025]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作以下進(jìn)一步說(shuō)明:
[0026]實(shí)驗(yàn)例I[0027]稱取40g三水硝酸鋰，3g碳纖維，4g淀粉，6g硫酸鋇于反應(yīng)容器中，攪拌IOmin混合均勻，放置于40°C的水浴中，水浴加熱至三水硝酸鋰完全熔化，待熔化后，用攪拌器攪拌20min,至組分間混合均勻，即得到相變儲(chǔ)能材料。對(duì)相變儲(chǔ)能材料進(jìn)行循環(huán)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行DSC測(cè)試和導(dǎo)熱性測(cè)試。樣品循環(huán)1000次，焓值為240J/g，導(dǎo)熱性是未加增強(qiáng)材料的
2.2 倍。
[0028]實(shí)驗(yàn)例2
[0029]稱取46g三水醋酸鈉，Ig膨脹石墨，2g淀粉，Ig十二水磷酸氫二鈉，于反應(yīng)容器中，攪拌IOmin混合均勻，在80°C的水浴中加熱，至三水醋酸鈉完全熔化，待樣品熔化后，用攪拌器攪拌組分混合20min，至樣品混合均勻，即得到相變儲(chǔ)能材料。對(duì)相變儲(chǔ)能材料進(jìn)行循環(huán)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行DSC測(cè)試，和導(dǎo)熱性測(cè)試。其循環(huán)穩(wěn)定性圖詳見圖1，循環(huán)3000次，仍無(wú)衰減；導(dǎo)熱性是沒(méi)有加增強(qiáng)材料的相變儲(chǔ)能材料的2倍。
[0030]實(shí)驗(yàn)例3
[0031]稱取49g三水醋酸鈉，0.25g納米銅粉，0.5g明膠，0.25g焦磷酸鈉，于反應(yīng)容器中，攪拌IOmin混合均勻，在80°C水浴鍋中，加熱至樣品完全熔化，待熔化后，充分?jǐn)嚢?0min，至樣品混合均勻，即得到相變儲(chǔ)能材料。對(duì)相變儲(chǔ)能材料進(jìn)行循環(huán)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行DSC測(cè)試和導(dǎo)熱性測(cè)試。循環(huán)2500次，焓值為230J/g ;導(dǎo)熱性是未加增強(qiáng)材料的導(dǎo)熱性的2.5倍。
[0032]本發(fā)明并不受上述實(shí)施方式的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種相變儲(chǔ)能材料,其特征在于,包括儲(chǔ)能主體材料、增稠劑和成核劑,所述儲(chǔ)能主體材料、增稠劑、成核劑的質(zhì)量百分含量為:儲(chǔ)能主體材料75%-99%、增稠劑0.1%-10%、成核劑 0.2%-15%ο
2.如權(quán)利要求1所述的相變儲(chǔ)能材料，其特征在于，所述儲(chǔ)能主體材料、增稠劑、成核劑的質(zhì)量百分含量為:儲(chǔ)能主體材料98%、增稠劑1.5%、成核劑0.5%。
3.如權(quán)利要求1所述的相變儲(chǔ)能材料，其特征在于，還包括增強(qiáng)材料，所述儲(chǔ)能主體材料、增稠劑、成核劑、增強(qiáng)材料的質(zhì)量百分含量為:儲(chǔ)能主體材料75%-99%、增稠劑0.1%-10%、成核劑 0.2%-15%、增強(qiáng)材料 0.01%-8%。
4.如權(quán)利要求3所述的相變儲(chǔ)能材料,其特征在于，所述儲(chǔ)能主體材料92%、增稠劑4%、成核劑2%、增強(qiáng)材料2%。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的相變儲(chǔ)能材料,其特征在于，所述儲(chǔ)能主體材料為結(jié)晶水和鹽，所述結(jié)晶水和鹽為三水硝酸鋰、三水醋酸鈉、三水硝酸鈣、三水磷酸氫二鉀或五水合硫代硫酸鈉。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的相變儲(chǔ)能材料，其特征在于，所述增稠劑由無(wú)機(jī)增稠劑、纖維類增稠劑、聚丙烯酸酯類增稠劑、聚氨酯類增稠劑及天然高分子類增稠劑中的一種或多種組成。
7.如權(quán)利要求6所述的相變儲(chǔ)能材料，其特征在于，所述聚丙烯酸酯類增稠劑由聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸及共聚物中的一種或多種組成，所述天然高分子類增稠劑由黃原膠、瓜爾膠、槐豆膠、淀粉、明膠中的一種或多種組成。
8.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的相變儲(chǔ)能材料，其特征在于，所述成核劑由焦磷酸鈉、十水磷酸鈉、二水硫 酸鈣、硫酸鉀、硼酸鉀、八水氫氧化鋇、十二水磷酸氫二鈉、硫酸鈉中的一種或多種組成。
9.如權(quán)利要求3至4中任一項(xiàng)所述的相變儲(chǔ)能材料，其特征在于，所述增強(qiáng)材料為金屬及金屬氧化物粉末、碳材料、納米粒子、泡沫材料中的一種或多種組成。
10.如權(quán)利要求9所述的相變儲(chǔ)能材料，其特征在于，所述納米粒子為納米銅粉、碳納米管中的一種或多種，所述泡沫材料為泡沫石墨、泡沫金屬鋁、泡沫銅中的一種或多種。
【文檔編號(hào)】C09K5/06GK103666381SQ201310681548
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】劉碩, 劉承梅, 王長(zhǎng)君 申請(qǐng)人:江蘇啟能新能源材料有限公司