一種用于動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能的載冷劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及冰漿儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能的載冷劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力需求也在迅速增大，在過(guò)去20年內(nèi)每年均有大中 型發(fā)電機(jī)組投入運(yùn)營(yíng)，但是電力供需之間仍存在著很大的缺口，以致每到夏天用電高峰期， 不得不拉閘限電。與之同時(shí)，電力峰谷差卻日漸拉大，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組沒(méi)有被合理利用。電力 需求與晝夜峰谷電力巨差之間存在的矛盾產(chǎn)生根源很多，但在民用領(lǐng)域，占據(jù)建筑物能耗 40%~60%的空調(diào)設(shè)備責(zé)無(wú)旁貸。城市電力電網(wǎng)不僅需要滿(mǎn)足平時(shí)正常用電，還需要滿(mǎn)足 高溫時(shí)，制冷機(jī)組的耗電。特別是在夏季，外界溫度越高，冷負(fù)荷越大，制冷量越大，必然要 消耗更多的電能，從而造成晝夜電力峰谷差越拉越大。目前解決用電峰谷差及最大用電負(fù) 荷逐年增加問(wèn)題的途徑有：①增加裝機(jī)容量；②實(shí)行峰谷分時(shí)電價(jià)；③蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)；④采 用抽水蓄能電站，為目前常用調(diào)峰方式之一；⑤壓縮空氣儲(chǔ)能電站，利用剩余電力驅(qū)動(dòng)壓縮 機(jī)壓縮空氣，儲(chǔ)存壓力能，在高峰期電力不足時(shí)，高壓空氣通過(guò)汽輪機(jī)發(fā)電；⑥燃油或燃?xì)?電廠(chǎng)，燃油或燃?xì)怆姀S(chǎng)肩停迅速，可在電力高峰期時(shí)迅速開(kāi)啟，以補(bǔ)足電網(wǎng)電力不足；⑦其 他電能儲(chǔ)存方式：如超導(dǎo)電感儲(chǔ)能和蓄電池儲(chǔ)能。
[0003] 然而在上述解決用電矛盾的途徑中仍然存在以下不足：①增加裝機(jī)容量，不僅需 要巨大的投資，且未從根本上解決電力需求的矛盾，反而促使晝夜峰谷電力差不斷增大，造 成更多的資源浪費(fèi)；②實(shí)行峰谷分時(shí)電價(jià)，這項(xiàng)措施已逐步展開(kāi)，也取得了一些成果，但不 能從根本解決晝夜峰谷電力差的問(wèn)題，只是隔靴搔癢；③采用抽水蓄能電站、壓縮空氣儲(chǔ)能 電站及燃油或燃?xì)怆姀S(chǎng)，這三項(xiàng)技術(shù)主要希望在能源供應(yīng)側(cè)解決矛盾，但投資也巨大；④其 他電能儲(chǔ)存方式：如超導(dǎo)電感儲(chǔ)能和蓄電池儲(chǔ)能，首先這些技術(shù)還不成熟，僅停留在理論和 實(shí)驗(yàn)階段，即使成功也很難通過(guò)大規(guī)模應(yīng)用來(lái)解決矛盾；而蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)在夜間電力低谷、 電價(jià)低的時(shí)候，機(jī)組運(yùn)行制冷，將蓄冷介質(zhì)的顯熱或潛熱以冷量的形式存儲(chǔ)起來(lái)，然后在白 天電力高峰、電價(jià)高的時(shí)候，停止制冷機(jī)組運(yùn)行，而將儲(chǔ)存的冷量釋放出來(lái)，以滿(mǎn)足建筑物 空調(diào)或生產(chǎn)工藝的冷負(fù)荷需要；既有效的利用夜間低廉的低谷電價(jià)，同時(shí)也節(jié)省了高峰時(shí) 期昂貴的電力，符合節(jié)能環(huán)保的要求，也降低了用電成本。
[0004] 蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)主要以動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰的方式進(jìn)行儲(chǔ)能，由于冰漿生成形式類(lèi)似于雪 花，即自結(jié)晶核以三維空間向外生長(zhǎng)而成，生成后成為一種游漿狀的液冰，具有液體冰的熱 力學(xué)物理特性：極好的冷卻性能、高熱容量和流動(dòng)性，進(jìn)而可達(dá)到極高的制冷效率，故被廣 泛使用。冰漿的制備方式主要有過(guò)冷水式、刮削式、冷媒噴射式、真空式、下降液膜式等；而 其中的冷媒噴射式是將不溶于水、凝固點(diǎn)低的液體或氣體冷卻至零下，然后在容器內(nèi)與水 進(jìn)行混合，或進(jìn)行液液、汽液熱交換，以得到水合物（即冰漿），這種方式的制冰效率也很 高；但是卻存在著致命的缺陷：冰漿中含有載冷劑（冷媒），導(dǎo)致液體存在著腐蝕性，消耗 量也大；同時(shí)氣體載冷劑比較昂貴，消耗量大，極大地限制了這種技術(shù)的發(fā)展；且載冷劑不 溶于水，在混合傳熱過(guò)程中，少量的水摻和在載冷劑中，易造成冰堵，給制冰換熱帶來(lái)隱患， 進(jìn)而影響儲(chǔ)能釋放。需要將載冷劑與水徹底分離，但實(shí)現(xiàn)的技術(shù)難度和成本都很高，經(jīng)濟(jì)性 差。另外，目前使用的載冷劑或多或少含有毒性，對(duì)人體、環(huán)境存在危害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種用于動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能的載冷劑，以解決 上述【背景技術(shù)】中的缺點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0007] -種用于動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能的載冷劑，包括抗凍蛋白、鈣離子、海藻糖、檸檬酸及 水，各組分質(zhì)量百分配比為：2~12%抗凍蛋白、0. 5~3%媽離子、0. 3~2%海藻糖、0. 1~ 2 %梓檬酸，余量為水。
[0008] 一種用于動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能的載冷劑制備方法，具體步驟如下：
[0009] 1)抗凍蛋白制備
[0010] ①抗凍蛋白粗品的制備
[0011] 以經(jīng)過(guò)清潔處理后的黑麥草或大麥葉片作為制備原料，并將制備原料溶于酸性緩 沖溶液中，在浴鍋中保持提取溫度45~60°C恒溫?fù)v碎攪拌lh，而后通過(guò)透析袋過(guò)濾，再將 所得濾液離心，取上清液，再通過(guò)透析袋內(nèi)透析后，冷凍干燥24h，得抗凍蛋白粗品；
[0012] ②抗凍蛋白純化
[0013] 將獲得的抗凍蛋白粗品溶于酸性洗脫緩沖液中，并采用SePHadex G-100凝膠色譜 進(jìn)行層析分離；而后通過(guò)洗脫緩沖液梯度洗脫進(jìn)行離子交換，同時(shí)檢測(cè)波長(zhǎng)，收集洗脫峰， 最后對(duì)收集洗脫峰的濾液分別進(jìn)行冷凍干燥24h，得抗凍蛋白樣品，且在-15°C~_1°C保存 備用；
[0014] ③鑒定抗凍蛋白的抗凍活性
[0015] 將獲得的抗凍蛋白樣品分別配制成蛋白溶液，取少量蛋白溶液置于鋁制液體坩堝 中，通過(guò)DSC-7熱差分析儀測(cè)定蛋白溶液中抗凍蛋白的熱滯活性：當(dāng)THA = 0時(shí)，抗凍蛋白 樣品不具有抗凍活性，當(dāng)THA > 0時(shí)，即為高純度的抗凍蛋白；而后采用日立835-50氨基酸 自動(dòng)分析儀測(cè)定抗凍蛋白樣品中氨基酸的含量，符合中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)即可；
[0016] 2)鈣離子的提取
[0017] 利用現(xiàn)有技術(shù)提取鈣離子，并將提取的鈣離子在〇°C保存?zhèn)溆茫?br>[0018] 3)海藻糖的制備
[0019] 通過(guò)將酵母菌株發(fā)酵并擴(kuò)大培養(yǎng)后，收集菌體脫水、干燥、粉碎，待菌體粉碎完畢 后溶于水中過(guò)濾，即得含有海藻糖的溶液；
[0020] 4)檸檬酸的制備
[0021] 通過(guò)甘油和碳源表面發(fā)酵制備檸檬酸，并將制備的檸檬酸在o°c保存?zhèn)溆茫?br>[0022] 5)組分混合配制
[0023] 將獲得的鈣離子分為兩份量，并將其中的一份量與已獲得的抗凍蛋白先添加在水 中，待鈣離子與抗凍蛋白中的氨基酸殘基充分反應(yīng)生成Ca2+-依靠型抗凍蛋白后，再添加另 一份量鈣離子，得抗凍蛋白溶液，當(dāng)Ca2+-依靠型抗凍蛋白與鈣離子再次相互接合后，抗凍 蛋白分子形成了一種新的構(gòu)象，有利于形成更多的冰晶結(jié)合域，故抗凍蛋白的THA將得到 增強(qiáng)；最后將海藻糖、檸檬酸按照質(zhì)量配比添加至抗凍蛋白溶液中充分混合后制得載冷劑。
[0024] 另一種用于動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能的載冷劑，包括抗凍蛋白、鈣離子、蛋白酶抑制劑、 檸檬酸及水，各組分質(zhì)量百分配比為：2~12%抗凍蛋白、0. 5~3%鈣離子、0. 3~2%蛋白 酶抑制劑、〇. 1~2%檸檬酸，余量為水。
[0025] -種用于動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能的載冷劑制備方法，具體步驟如下：
[0026] 1)抗凍蛋白制備
[0027] ①抗凍蛋白粗品的制備
[0028] 以經(jīng)過(guò)清潔處理后的黑麥草或大麥葉片作為制備原料，并將制備原料溶于酸性緩 沖溶液中，在浴鍋中保持提取溫度45~60°C恒溫?fù)v碎攪拌lh，而后通過(guò)透析袋過(guò)濾，再將 所得濾液離心，取上清液，再通過(guò)透析袋內(nèi)透析后，冷凍干燥24h，得抗凍蛋白粗品；
[0029] ②抗凍蛋白純化
[0030] 將獲得的抗凍蛋白粗品溶于酸性洗脫緩沖液中，并采用SePHadex G-100凝膠色譜 進(jìn)行層析分離；而后通過(guò)洗脫緩沖液梯度洗脫進(jìn)行離子交換，同時(shí)檢測(cè)波長(zhǎng)，收集洗脫峰， 最后對(duì)收集洗脫峰的濾液分別進(jìn)行冷凍干燥24h，得抗凍蛋白樣品，且在_15°C~_1°C保存 備用；
[0031 ] ③鑒定抗凍蛋白的抗凍活性
[0032] 將獲得的抗凍蛋白樣品分別配制成蛋白溶液，取少量蛋白溶液置于鋁制液體坩堝 中，通過(guò)DSC-7熱差分析儀測(cè)定蛋白溶液中抗凍蛋白的熱滯活性：當(dāng)THA = 0時(shí)，抗凍蛋白 樣品不具有抗凍活性，當(dāng)THA > 0時(shí)，即為高純度的抗凍蛋白；而后采用日立835-50氨基酸 自動(dòng)分析儀測(cè)定抗凍蛋白樣品中氨基酸的含量，符合中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)即可；
[0033] 2)鈣離子的提取
[0034] 利用現(xiàn)有技術(shù)提取鈣離子，并將提取的鈣離子在0°C保存?zhèn)溆茫?br>[0035] 3)蛋白酶抑制劑的制備
[0036] 在市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)蛋白酶抑制劑；
[0037] 4)檸檬酸的制備
[0038] 通過(guò)甘油和碳源表面發(fā)酵制備檸檬酸，并將制備的檸檬酸在0°C保存?zhèn)溆茫?br>[0039] 5)組分混合配制
[0040] 將獲得的鈣離子分為兩份量，并將其中的一份量與已獲得的抗凍蛋白先添加在水 中，待鈣離子與抗凍蛋白中的氨基酸殘基充分反應(yīng)生成Ca2+-依靠型抗凍蛋白后，再添加另 一份量鈣離子，得抗凍蛋白溶液，當(dāng)Ca2+-依靠型抗凍蛋白與鈣離子再次相互接合后，抗凍 蛋白分子形成了一種新的構(gòu)象，有利于形成更多的冰晶結(jié)合域，故抗凍蛋白的THA將得到 增強(qiáng)；最后將海藻糖、蛋白酶抑制劑按照質(zhì)量配比