本申請涉及儲能材料，尤其涉及一種無機鹽相變材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、相變儲能是一種利用材料發(fā)生相態(tài)變化(固-液，氣-液)進行能量存儲技術(shù)。在加熱的過程中涉及了顯熱存儲和潛熱存儲兩個過程，在潛熱存儲過程中，材料溫度幾乎恒定。相比僅利用顯熱儲熱的水，相變材料具有更高的儲熱能力，因此，將相變儲能技術(shù)引入到熱泵系統(tǒng)中，設(shè)計一種適用于熱泵的相變蓄熱單元，相變材料的儲能密度能夠達到水的兩倍(10℃～65℃)，采用相變材料的蓄熱單元的體積能夠縮小到采用水儲熱的蓄熱單元的體積的50％，相變材料在熱泵系統(tǒng)具有非常高的應(yīng)用優(yōu)勢。

2、其中，儲能過程，相變材料吸收來自熱源的熱量；放熱過程，低溫生活水流通過高功率換熱器與相變材料進行熱交換，實現(xiàn)即熱式熱水。在相變材料頻繁的儲能過程和放熱過程中，相變材料反復(fù)熔融-結(jié)晶，容易導(dǎo)致相變材料出現(xiàn)熱焓值衰減，進而導(dǎo)致相變材料的熱焓值衰減。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請實施例提供一種無機鹽相變材料及其制備方法和應(yīng)用，能夠解決相變材料在頻繁熔融-結(jié)晶過程中容易出現(xiàn)熱焓值衰減的問題。

2、第一方面，本申請實施例提供了無機鹽相變材料組合物，所述組合物包括以下組分：

3、無機水合鹽a89.0wt.％～92.5wt.％、成核劑2.0wt.％～5.0wt.％、助成核劑0.4wt.％～1.0wt.％、增稠劑0.2wt.％～2.7wt.％、導(dǎo)熱填料1.5wt.～5.0wt.％；

4、其中，所述成核劑選自鈉鹽、鍶鹽、金屬氧化物中的至少一種，所述助成核劑選自非金屬礦物材料中的至少一種。

5、在一些實施例中，以所述組合物的總重量為基準(zhǔn)，所述組合物包括以下組分：無機水合鹽a?91.0wt.％～92.5wt.％、成核劑2.5wt.％～4.5wt.％、助成核劑0.5wt.％～0.8wt.％、增稠劑0.8wt.％～1.2wt.％、導(dǎo)熱填料2.0wt.％～3.0wt.％。

6、在一些實施例中，以所述組合物的總重量為基準(zhǔn)，所述無機水合鹽a的重量百分含量為f，所述成核劑的重量百分含量為m，所述助成核劑的重量百分含量為n；所述組合物滿足如下條件中的至少一種：

7、(1)20.56≤f/(m+n)≤23.13；

8、(2)3.5≤m/n≤35.0。

9、在一些實施例中，述無機水合鹽a選自三水醋酸鈉、六水硝酸鎂、一水醋酸鉀、五水硫代硫酸鈉、十水硫酸鈉、四水硝酸鈣、五水硫酸鎂中的至少一種。

10、在一些實施例中，所述成核劑的鈉鹽選自十二水磷酸氫二鈉、焦磷酸鈉、碳酸鈉、七水磷酸氫二鈉中的至少一種；所述成核劑的鍶鹽選自六水氯化鍶、醋酸鍶、碳酸鍶、硝酸鍶中的至少一種；所述成核劑的金屬氧化物選自氧化鎂、氧化鋁、氧化鐵、四氧化三鐵中的至少一種。

11、在一些實施例中，所述助成核劑的非金屬礦物材料選自云母、蒙脫土、石英、膨脹珍珠巖、滑石、方解石、長石中的至少一種；所述助成核劑的非金屬礦物材料的粒徑dv50滿足850μm≤dv50≤1500μm。

12、在一些實施例中，所述增稠劑選自環(huán)狀糊精、殼聚糖、黃原膠、羧基基纖維素鈉、可溶性淀粉中的至少一種；

13、在一些實施例中，所述導(dǎo)熱填料選自金屬泡沫、膨脹石墨、氮化硼、二硫化鉬中的至少一種。

14、第二方面，本申請?zhí)峁┮环N無機鹽相變材料的制備方法，包括：將如上所述的無機鹽相變材料組合物中的各組分進行混合。

15、在一些實施例中，將所述無機鹽相變材料組合物的各組分進行混合包括以下步驟：

16、提供無機水合鹽a，將無機水合鹽a加熱至預(yù)熱溫度，所述預(yù)熱溫度大于所述無機水合鹽a的熔點，進行預(yù)熱處理，獲得熔融的無機水合鹽a；

17、向所述熔融的無機水合鹽a中加入所述成核劑，進行乳化超聲處理，獲得混合物a；

18、向所述混合物a中加入所述助成核劑和導(dǎo)熱填料，進行共混處理，獲得混合物b；

19、向所述混合物b中加入增稠劑，進行增稠處理，獲得混合物c；

20、將所述混合物c冷卻固化，形成無機鹽相變材料。

21、在一些實施例中，所述預(yù)熱處理至少包括：時間為2h～3h，預(yù)熱溫度大于無機水合鹽a熔點的溫度范圍為10℃～15℃。

22、在一些實施例中，所述乳化超聲處理至少包括乳化處理和超聲處理，所述乳化處理的攪拌速度為5000r/min～8000r/min，時間為10min～20min，所述超聲處理的超聲頻率為40khz～60khz，時間為20min～40min。

23、在一些實施例中，所述共混處理至少包括：真空度為-0.15mpa～-0.3mpa，攪拌速度為60r/min～90/min，時間為2h～3h。

24、在一些實施例中，所述增稠處理至少包括：將所述增稠劑分次加入所述混合物b中，且攪拌速度為20r/min～40r/min，時間1.5h～2h，每次加入的所述增稠劑的重量為所述增稠劑總重量的0.2％～2.0％。

25、第三方面，本申請?zhí)峁┮环N無機鹽相變材料，其特征在于，所述無機鹽相變材料采用如上所述的制備方法制得。

26、第四方面，本申請?zhí)峁┮环N熱泵系統(tǒng)，包括儲能單元，所述儲能單元包括：

27、儲能殼體，內(nèi)部具有儲能腔；

28、換熱管，設(shè)于所述儲能腔；及

29、相變層，包括如上所述的無機鹽相變材料，所述相變層填充于所述儲能腔內(nèi)，且包覆于所述換熱管的外表面，以與所述換熱管內(nèi)的換熱介質(zhì)進行換熱。

30、基于本申請實施例的無機鹽相變材料及其制備方法和應(yīng)用，通過加入助成核劑，并選擇無機鹽相變材料組合物中各組分的含量在合適的范圍，助成核劑選自非金屬礦物材料中的至少一種，能夠為無機水合鹽a結(jié)晶提供成核位點，同時可以在無機鹽相變材料表層形成一層覆蓋膜，減少無機水合鹽在反復(fù)工作的過程中由于水分蒸發(fā)導(dǎo)致的相變熱焓衰減。無機水合鹽a結(jié)晶的過程中，除了成核劑能促進晶核形成，助成核劑還能促進晶型的生長，從而能夠達到改善無機鹽相變材料熱焓值衰減的效果，提高無機鹽相變材料的使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種無機鹽相變材料組合物，其特征在于，所述組合物包括以下組分：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，以所述組合物的總重量為基準(zhǔn)，所述組合物包括以下組分：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，以所述組合物的總重量為基準(zhǔn)，所述無機水合鹽a的重量百分含量為f，所述成核劑的重量百分含量為m，所述助成核劑的重量百分含量為n；所述組合物滿足如下條件中的至少一種：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述無機水合鹽a選自三水醋酸鈉、六水硝酸鎂、一水醋酸鉀、五水硫代硫酸鈉、十水硫酸鈉、四水硝酸鈣、五水硫酸鎂中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，

8.一種無機鹽相變材料的制備方法，其特征在于，包括：將權(quán)利要求1-7中任一項所述的無機鹽相變材料組合物中的各組分進行混合。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，將所述無機鹽相變材料組合物的各組分進行混合包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，

11.一種無機鹽相變材料，其特征在于，所述無機鹽相變材料采用權(quán)利要求8-10中任一項所述的制備方法制得。

12.一種熱泵系統(tǒng)，其特征在于，包括儲能單元，所述儲能單元包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種無機鹽相變材料及其制備方法和應(yīng)用。無機鹽相變材料組合物，包括組分：無機水合鹽A?89.0wt.％～92.5wt.％、成核劑2.0wt.％～5.0wt.％、助成核劑0.4wt.％～1.0wt.％、增稠劑0.2wt.％～2.7wt.％、導(dǎo)熱填料1.5wt.％～5.0wt.％；所述成核劑選自鈉鹽、鍶鹽、金屬氧化物中的至少一種，所述助成核劑選自非金屬礦物材料中的至少一種。本申請通過加入助成核劑，并選擇無機鹽相變材料組合物中各組分的含量在合適的范圍，助成核劑選自非金屬礦物材料中的至少一種，能夠為無機水合鹽A結(jié)晶提供成核位點，還能促進晶型的生長，同時可以在無機鹽相變材料表層形成一層覆蓋膜，減少無機水合鹽在反復(fù)工作的過程中由于水分蒸發(fā)導(dǎo)致的相變熱焓衰減。

技術(shù)研發(fā)人員：杜國浩,段昌明,李洪武
受保護的技術(shù)使用者：廣東美的暖通設(shè)備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9