專利名稱：新型吸附儲(chǔ)能制冷的復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種新型吸附貯能制冷的復(fù)合材料及其制備方法，屬于化工領(lǐng)域中功能材料制備技術(shù)。
沸石分子篩用于吸附貯能制冷始于1978年，美國(guó)麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室D.I.Tcherev博士，根據(jù)沸石獨(dú)特的非線性等溫吸附性質(zhì)，成功地建立了家用熱水系統(tǒng)以及食品冷凍設(shè)備。十幾年來，各國(guó)學(xué)者和公司競(jìng)相研究。在實(shí)用化方面美、法等國(guó)雖有商品出現(xiàn)，但尚未大規(guī)模推廣，其主要原因在于制冷材料的貯能密度較低、材料再生溫度條件較高以及制冷效率較低等。
本發(fā)明的目的是為了尋找一種新型吸附貯能制冷的復(fù)合材料，通過在沸石分子篩中加入適量的硅膠，或在沸石分子篩中加入適量的硅膠和活性炭，再加入適量的粘合劑成型，制備出具有較高貯能密度的新型復(fù)合貯能材料。利用低溫?zé)嵩?如太陽能，廢熱，余熱等)，新型復(fù)合貯能材料應(yīng)用于沸石～液體(如水，醇類等)制冷系統(tǒng)中，從而提高貯能密度，復(fù)合貯能材料降低了脫附溫度，達(dá)到了提高制冷效率的目的。
本發(fā)明的上述目的由如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，新型復(fù)合吸附制冷材料的制備方法包括如下步驟將原料如沸石、硅膠、活性碳和粘合劑制備成80-100目粉末；將一定量的原料粉末，如沸石、硅膠、活性碳和粘合劑，按一定的比例混合，再加少量的水進(jìn)行濕法復(fù)合；沸石、硅膠、活性碳和粘合劑等原料，經(jīng)濕法復(fù)合后，制備成型(可以是球狀、條狀、板狀或盤狀)，烘干，300℃焙燒2小時(shí)，成為新型吸附貯能制冷復(fù)合材料。其中沸石分子篩占20～80wt％，硅膠占0～30wt％，活性炭占0～30wt％，粘合劑占20wt％。
本發(fā)明具有如下效果①新型復(fù)合材料在模擬制冷系統(tǒng)中具有較大的吸附制冷量；一般情況下復(fù)合材料的吸附制冷量均大于沸石分子篩的吸附制冷量。
②在沸石分子篩中，由于加入了適量的硅膠，此種復(fù)合材料在模擬制冷系統(tǒng)中吸附飽合后，在常溫下開始加熱脫附到200℃，液體的脫附量比同樣條件下單一沸石分子篩的脫附量顯著增加。正是由于復(fù)合材料的脫附量較大(即吸附制冷量也較大)，從而提高了復(fù)合材料的貯能密度，即提高了制冷效率。
③在沸石分子篩中，由于加入了適量的硅膠，此種復(fù)合材料在模擬制冷系統(tǒng)中吸附飽合后，在常溫下開始加熱脫附到70℃，液體的脫附量比同樣條件下單一沸石分子篩的脫附量顯著增加。正是由于復(fù)合材料的脫附量較大(即吸附制冷量也較大)，而且脫附溫度較低，適合沸石—太陽能制冷系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義。
④在沸石分子篩中，由于加入了適量的硅膠和活性炭，制備出的復(fù)合材料也具有上述①、②和③的效果。
從以上效果不難看出，制備出的新型復(fù)合吸附制冷材料，貯能密度高，再生較為容易，是一種較為理想的制冷材料，具有很強(qiáng)的應(yīng)用前景，它將會(huì)產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
下面對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)說明用于吸附貯能制冷的復(fù)合材料，由沸石分子篩與無機(jī)添加劑(硅膠，活性碳，粘合劑等)組成。制備時(shí)，先將沸石分子篩，硅膠，活性碳和粘合劑(水玻璃，硅鋁膠，高嶺土，膨潤(rùn)土，含天然沸石的沉積巖等)制備成80～100目的顆粒，按一定的比例(其中沸石分子篩占20～80wt％，硅膠占0～30wt％，活性炭占0～30wt％，粘合劑占20wt％。)，將其混合均勻，再加少量的水進(jìn)行濕法復(fù)合。原料經(jīng)濕法復(fù)合后，制備成型(可以是球狀、條狀、板狀或盤狀)，烘干，300℃焙燒2小時(shí)，成為新型吸附貯能制冷復(fù)合材料。
利用模擬制冷系統(tǒng)，測(cè)定不同的吸脫附循環(huán)條件下，材料的制冷量，從而比較出材料的制冷性能。
該模擬制冷系統(tǒng)在真空狀態(tài)下工作，制冷材料裝在發(fā)生器內(nèi)，假定該系統(tǒng)是在絕熱條件下工作。X型分子篩500克，烘干，300℃焙燒2小時(shí)后裝入發(fā)生器內(nèi)，經(jīng)過幾個(gè)吸脫附循環(huán)，使該系統(tǒng)工作穩(wěn)定。當(dāng)材料在200℃脫附2小時(shí)，吸附制冷2小時(shí)后，測(cè)得每公斤X型分子篩基材的制冷量為129.87KJ。若材料在70℃脫附2小時(shí)后，吸附制冷2小時(shí)，測(cè)得每公斤X型分子篩基材的制冷量為87.61KJ。在以下實(shí)施例中，我們可以從復(fù)合材料制冷量與基材分子篩材料制冷量之比的增加百分?jǐn)?shù)看出復(fù)合材料優(yōu)良的制冷性能和良好的應(yīng)用前景。
實(shí)施例一首先將X型分子篩100克，硅膠150克，活性碳150克，粘合劑100克，制備成80～100目的粉未。將原料的粉未混合，加入適量的水進(jìn)行濕法復(fù)合后，制備成型(可以是球狀、條狀、板狀或盤狀)，烘干，300℃焙燒2小時(shí)，成為新型吸附貯能制冷復(fù)合材料。該材料在模擬制冷裝置(真空系統(tǒng))上進(jìn)行試驗(yàn)，在200℃條件下脫附2小時(shí)，制冷2小時(shí)，復(fù)合材料制冷量與基材分子篩材料制冷量之比的增加百分?jǐn)?shù)為37％。若材料在70℃脫附2小時(shí)后，吸附制冷2小時(shí)，復(fù)合材料制冷量與基材分子篩材料制冷量之比的增加百分?jǐn)?shù)為87％。實(shí)施例二首先將x型分子篩150克，硅膠250克，粘合劑100克，制備成80～100目的粉未。將原料的粉未混合，加入適量的水進(jìn)行濕法復(fù)合后，制備成型(可以是球狀、條狀、板狀或盤狀)，烘干，300℃焙燒2小時(shí)，成為新型吸附貯能制冷復(fù)合材料。該材料在模擬制冷裝置(真空系統(tǒng))上進(jìn)行試驗(yàn)，在200℃條件下脫附2小時(shí)，制冷2小時(shí)，復(fù)合材料制冷量與基材分子篩材料制冷量之比的增加百分?jǐn)?shù)為37％。若材料在70℃脫附2小時(shí)后，吸附制冷2小時(shí)，復(fù)合材料制冷量與基材分子篩材料制冷量之比的增加百分?jǐn)?shù)為81％。實(shí)施例三首先將X型分子篩150克，硅膠150克，活性碳100克，粘合劑100克，制備成80～100目的粉未。將原料的粉未混合，加入適量的水進(jìn)行濕法復(fù)合后，制備成型(可以是球狀、條狀、板狀或盤狀)，烘干，300℃焙燒2小時(shí)，成為新型吸附貯能制冷復(fù)合材料。該材料在模擬制冷裝置(真空系統(tǒng))上進(jìn)行試驗(yàn)，在200℃條件下脫附2小時(shí)，制冷2小時(shí)，復(fù)合材料制冷量與基材分子篩材料制冷量之比的增加百分?jǐn)?shù)為32％。若材料在70℃脫附2小時(shí)后，吸附制冷2小時(shí)，復(fù)合材料制冷量與基材分子篩材料制冷量之比的增加百分?jǐn)?shù)為72％。實(shí)施例四首先將X型分子篩200克，硅膠100克，活性碳100克，粘合劑100克，制備成80～100目的粉未。將原料的粉未混合，加入適量的水進(jìn)行濕法復(fù)合后，制備成型(可以是球狀、條狀、板狀或盤狀)，烘干，300℃焙燒2小時(shí)，成為新型吸附貯能制冷復(fù)合材料。該材料在模擬制冷裝置(真空系統(tǒng))上進(jìn)行試驗(yàn)，在200℃條件下脫附2小時(shí)，制冷2小時(shí)，復(fù)合材料制冷量與基材分子篩材料制冷量之比的增加百分?jǐn)?shù)為43％。若材料在70℃脫附2小時(shí)后，吸附制冷2小時(shí)，復(fù)合材料制冷量與基材分子篩材料制冷量之比的增加百分?jǐn)?shù)為78％。實(shí)施例五首先將X型分子篩250克，硅膠150克，粘合劑100克，制備成80～100目的粉未。將原料的粉未混合，加入適量的水進(jìn)行濕法復(fù)合后，制備成型(可以是球狀、條狀、板狀或盤狀)，烘干，300℃焙燒2小時(shí)，成為新型吸附貯能制冷復(fù)合材料。該材料在模擬制冷裝置(真空系統(tǒng))上進(jìn)行試驗(yàn)，在200℃條件下脫附2小時(shí)，制冷2小時(shí)，復(fù)合材料制冷量與基材分子篩材料制冷量之比的增加百分?jǐn)?shù)為47％。若材料在70℃脫附2小時(shí)后，吸附制冷2小時(shí)，復(fù)合材料制冷量與基材分子篩材料制冷量之比的增加百分?jǐn)?shù)為76％。實(shí)施例六首先將X型分子篩300克，硅膠100克，粘合劑100克，制備成80～100目的粉未。將原料的粉未混合，加入適量的水進(jìn)行濕法復(fù)合后，制備成型(可以是球狀、條狀、板狀或盤狀)，烘干，300℃焙燒2小時(shí)，成為新型吸附貯能制冷復(fù)合材料。該材料在模擬制冷裝置(真空系統(tǒng))上進(jìn)行試驗(yàn)，在200℃條件下脫附2小時(shí)，制冷2小時(shí)，復(fù)合材料制冷量與基材分子篩材料制冷量之比的增加百分?jǐn)?shù)為54％。若材料在70℃脫附2小時(shí)后，吸附制冷2小時(shí)，復(fù)合材料制冷量與基材分子篩材料制冷量之比的增加百分?jǐn)?shù)為76％。實(shí)施例七首先將X型分子篩350克，硅膠50克，粘合劑100克，制備成80～100目的粉未。將原料的粉未混合，加入適量的水進(jìn)行濕法復(fù)合后，制備成型(可以是球狀、條狀、板狀或盤狀)，烘干，300℃焙燒2小時(shí)，成為新型吸附貯能制冷復(fù)合材料。該材料在模擬制冷裝置(真空系統(tǒng))上進(jìn)行試驗(yàn)，在200℃條件下脫附2小時(shí)，制冷2小時(shí)，復(fù)合材料制冷量與基材分子篩材料制冷量之比的增加百分?jǐn)?shù)為37％。若材料在70℃脫附2小時(shí)后，吸附制冷2小時(shí)，復(fù)合材料制冷量與基材分子篩材料制冷量之比的增加百分?jǐn)?shù)為54％。實(shí)施例八首先將X型分子篩365克，硅膠35克，粘合劑100克，制備成80～100目的粉未。將原料的粉未混合，加入適量的水進(jìn)行濕法復(fù)合后，制備成型(可以是球狀、條狀、板狀或盤狀)，烘干，300℃焙燒2小時(shí)，成為新型吸附貯能制冷復(fù)合材料。該材料在模擬制冷裝置(真空系統(tǒng))上進(jìn)行試驗(yàn)，在200℃條件下脫附2小時(shí)，制冷2小時(shí)，復(fù)合材料制冷量與基材分子篩材料制冷量之比的增加百分?jǐn)?shù)為22％。若材料在70℃脫附2小時(shí)后，吸附制冷2小時(shí)，復(fù)合材料制冷量與基材分子篩材料制冷量之比的增加百分?jǐn)?shù)為26％。實(shí)施例九首先將X型分子篩350克，硅膠25克，活性碳25克，粘合劑100克，制備成80～100目的粉未。將原料的粉未混合，加入適量的水進(jìn)行濕法復(fù)合后，制備成型(可以是球狀、條狀、板狀或盤狀)，烘干，300℃焙燒2小時(shí)，成為新型吸附貯能制冷復(fù)合材料。該材料在模擬制冷裝置(真空系統(tǒng))上進(jìn)行試驗(yàn)，在200℃條件下脫附2小時(shí)，制冷2小時(shí)，復(fù)合材料制冷量與基材分子篩材料制冷量之比的增加百分?jǐn)?shù)為18％。若材料在70℃脫附2小時(shí)后，吸附制冷2小時(shí)，復(fù)合材料制冷量與基材分子篩材料制冷量之比的增加百分?jǐn)?shù)為5％。實(shí)施例十首先將X型分子篩375克，硅膠25克，粘合劑100克，制備成80～100目的粉未。將原料的粉未混合，加入適量的水進(jìn)行濕法復(fù)合后，制備成型(可以是球狀、條狀、板狀或盤狀)，烘干，300℃焙燒2小時(shí)，成為新型吸附貯能制冷復(fù)合材料。該材料在模擬制冷裝置(真空系統(tǒng))上進(jìn)行試驗(yàn)，在200℃條件下脫附2小時(shí)，制冷2小時(shí)，復(fù)合材料制冷量與基材分子篩材料制冷量相同。若材料在70℃脫附2小時(shí)后，吸附制冷2小時(shí)，復(fù)合材料制冷量與基材分子篩材料制冷量之比的增加百分?jǐn)?shù)為1％。
權(quán)利要求
1.一種新型吸附貯能制冷復(fù)合材料，其特征在于復(fù)合吸附貯能制冷材料由沸石、分子篩、硅膠、活性碳和粘合劑組成，沸石分子篩占20～80wt％，硅膠占0～30wt％，活性炭占0～30wt％，粘合劑占20wt％。
2.如權(quán)利要求1所述的新型貯能制冷復(fù)合材料，其特征在于沸石分子篩材料為X型。
3.如權(quán)利1所述的新型復(fù)合吸附制冷材料的制備方法包括如下步驟(1)將原料如沸石、硅膠、活性碳和粘合劑制備成80-100目粉末；(2)將原料粉末，沸石、硅膠、活性碳和粘合劑，按比例混合，再加少量的水進(jìn)行濕法復(fù)合；(3)沸石、硅膠、活性碳和粘合劑原料，經(jīng)濕法復(fù)合后，制備成型，即球狀、條狀、板狀或盤狀，烘干，300℃焙燒2小時(shí)。
全文摘要
新型吸附貯能制冷的復(fù)合材料及其制備方法。將沸石分子篩與一些無機(jī)添加劑(硅膠，活性炭，粘合劑)混合或復(fù)合。該類材料適用于沸石—液體(如水，醇類等)制冷系統(tǒng)，被系統(tǒng)在真空狀態(tài)下，可用70-200℃的低溫?zé)嵩?如太陽能，廢熱，余熱等)來實(shí)現(xiàn)吸附貯能制冷的目的。該類材料除保持沸石分子篩在較高溫度下吸附容量仍較大等特點(diǎn)外，具有良好的脫附性能，克服了沸石分子篩脫附困難這一關(guān)鍵問題，該類材料制備簡(jiǎn)單，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)F25B35/04GK1150238SQ9511793
公開日1997年5月21日 申請(qǐng)日期1995年11月2日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月2日
發(fā)明者吳鋒, 王國(guó)慶, 陳實(shí), 崔萍 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué), 國(guó)家高技術(shù)新型儲(chǔ)能材料工程開發(fā)中心