專利名稱：一種光伏電池用復(fù)合相變蓄熱材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種相變蓄熱材料及其制備方法，尤其涉及的是一種光伏電池用復(fù)合相變蓄熱材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
在光伏電池的應(yīng)用中，照射到光伏電池表面的太陽能有80 %以上并未轉(zhuǎn)化為電能，而是轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致光伏電池溫度升高。特別是太陽輻照較強(qiáng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致光伏電池效率急劇下降，一般光伏電池的轉(zhuǎn)換效率只有8% 12%。如果在光伏電池組件的背面構(gòu)造出微流道，通過微流道中的流體帶走熱量，可以降低光伏電池溫度，提高光伏電池轉(zhuǎn)換效率。如果對(duì)流體帶走的熱量加以利用，這種光伏電池系統(tǒng)在產(chǎn)生電能的同時(shí)還可以向外界提供熱能。通常在光伏電池的背面鋁板、微通道管外和鋁底板構(gòu)成的空間內(nèi)填充相變蓄熱材料用于儲(chǔ)存熱能，并使光伏電池的溫度穩(wěn)定在25°C左右。當(dāng)太陽能充足時(shí)，光伏電池提供的電能由逆變器中的蓄電池儲(chǔ)存，光熱轉(zhuǎn)換的熱能由光伏電池中的相變蓄熱材料儲(chǔ)存。 蓄熱材料的相變溫度選定在M ^rc,這樣既可以保證光伏電池板的溫度始終穩(wěn)定在 250C (光伏電池測(cè)試時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)工況)，使光伏電池的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最佳值，又可使光熱轉(zhuǎn)換時(shí)系統(tǒng)的工作溫度穩(wěn)定，系統(tǒng)的性能得到改善。相變蓄熱材料是一種熔化時(shí)吸熱、凝結(jié)時(shí)放熱的材料，目前常用的相變蓄熱材料包括無機(jī)物和有機(jī)物兩大類。絕大多數(shù)無機(jī)物相變蓄熱材料具有腐蝕性，而且在相變過程中具有過冷和相分離的缺點(diǎn)，影響了其蓄熱能力；而有機(jī)物相變蓄熱材料不僅腐蝕性小、在相變過程中幾乎沒有相分離的缺點(diǎn)，并且且化學(xué)性能穩(wěn)定，但有機(jī)相變蓄熱材料導(dǎo)熱系數(shù)低，致使其蓄熱效率低，從而降低了光伏電池系統(tǒng)的性能。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明提供了一種光伏電池用復(fù)合相變蓄熱材料及其制備方法，將有機(jī)相變蓄熱材料和泡沫鋁復(fù)合，提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)。技術(shù)方案本發(fā)明的復(fù)合相變蓄熱材料包括十六烷、十八烷和泡沫鋁；其中十六烷和十八烷的共熔混合物與泡沫鋁的質(zhì)量比是5 10 1，十六烷和十八烷的共熔混合物中十六烷和十八烷的質(zhì)量比是3 7 7 3。本發(fā)明制得的復(fù)合相變蓄熱材料的相變溫度為M ^°C，相變潛熱為185 20ma/kg，可以保證光伏電池板的溫度在25°C，同時(shí)復(fù)合相變蓄熱材料能夠儲(chǔ)蓄熱能。所述泡沫鋁選用通孔泡沫鋁，泡沫鋁的通孔可以達(dá)到更好的導(dǎo)熱效果。一種光伏電池用復(fù)合相變蓄熱材料的制備方法，該方法包括以下步驟，(1)將十六烷和十八烷混合后加熱至完全熔化，然后攪拌，形成共熔混合物；(2)將上述共熔混合物和泡沫鋁混合后攪拌，形成所述的復(fù)合相變蓄熱材料。本發(fā)明的十六烷的分子式是CH3(CH2) 14CH3，分子量是226. 44，無色液體，熔點(diǎn)18. 2°C，沸點(diǎn)觀6. 79°C，本發(fā)明使用任意結(jié)構(gòu)的十六烷均可實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的十八烷的分子式是CH3 (CH2) 16CH3，分子量是254. 50，無色液體，熔點(diǎn) 28. 2°C，沸點(diǎn)316. 1°C，本發(fā)明使用任意結(jié)構(gòu)的十八烷均可實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的工作原理是本發(fā)明利用十六烷和十八烷作為有機(jī)相變蓄熱材料，利用泡沫鋁的良好導(dǎo)熱性能，使得泡沫鋁在十六烷和十八烷中起到導(dǎo)熱和支撐的作用，強(qiáng)化了蓄、放熱過程的傳熱，解決了有機(jī)蓄熱材料導(dǎo)熱系數(shù)低的問題。有益效果本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明可有效地吸收和儲(chǔ)存光伏電池釋放的熱能，然后通過換熱系統(tǒng)釋放出來，使得熱能在供給和需求上更為匹配；(2)本發(fā)明能夠使得光伏電池板的溫度穩(wěn)定在25°C左右，使光伏轉(zhuǎn)換效率提高 15%以上，太陽能總利用效率達(dá)到70%以上；(3)本發(fā)明通過有機(jī)相變蓄熱材料與泡沫鋁的復(fù)合，提高蓄熱材料的導(dǎo)熱性能和熱穩(wěn)定性；(4)本發(fā)明的復(fù)合相變蓄熱材料無毒、無腐蝕性，相變過程中無過冷和相分離現(xiàn)象，相變體積變化小，性能穩(wěn)定，可長(zhǎng)期使用。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例1 將十六烷和十八烷按質(zhì)量比3 7混合后加熱至完全熔化狀態(tài)，在800 轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下攪拌該混合物40分鐘，攪拌過程中混合物的溫度控制在33°C，制成均勻的液體共熔混合物。然后將該共熔混合物與通孔泡沫鋁按質(zhì)量比5 1混合，在800轉(zhuǎn)/ 分鐘轉(zhuǎn)速下攪拌80分鐘，最后形成均勻的復(fù)合相變蓄熱材料。經(jīng)測(cè)定，本實(shí)施例制得的復(fù)合相變蓄熱材料的凝固溫度為26. 5°C，熔化溫度為 27. 6°C，凝固潛熱為185. ^J/kg，熔化潛熱為188. AJ/kg，熱擴(kuò)散率為1. 05mm2/s。實(shí)施例2:將十六烷和十八烷按質(zhì)量比5 5混合后加熱至完全熔化狀態(tài)，在800 轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下攪拌該混合物40分鐘，攪拌過程中混合物的溫度控制在30°C，制成均勻的液體共熔混合物。然后將該共熔混合物與通孔泡沫鋁按質(zhì)量比7 1混合，在800轉(zhuǎn)/ 分鐘轉(zhuǎn)速下攪拌80分鐘，最后形成均勻的復(fù)合相變蓄熱材料。經(jīng)測(cè)定，本實(shí)施例制得的復(fù)合相變蓄熱材料的凝固溫度為25. 7°C，熔化溫度為 26. 4°C，凝固潛熱為195. ^J/kg，熔化潛熱為198. WcJ/kg，熱擴(kuò)散率為0. 45mm2/s。實(shí)施例3:將十六烷和十八烷按質(zhì)量比7 3混合后加熱至完全熔化狀態(tài)，在800 轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下攪拌該混合物40分鐘，攪拌過程中混合物的溫度控制在35°C，制成均勻的液體共熔混合物。然后將該共熔混合物與通孔泡沫鋁按質(zhì)量比10 1混合，在800轉(zhuǎn)/ 分鐘轉(zhuǎn)速下攪拌80分鐘，最后形成均勻的復(fù)合相變蓄熱材料。經(jīng)測(cè)定，本實(shí)施例制得的復(fù)合相變蓄熱材料的凝固溫度為對(duì).61，熔化溫度為 25. 8°C，凝固潛熱為204. AJ/kg，熔化潛熱為205. ^cj/kg，熱擴(kuò)散率為0. 41mm2/S。
權(quán)利要求
1.一種光伏電池用復(fù)合相變蓄熱材料，其特征在于，該材料包括十六烷、十八烷和泡沫鋁；其中十六烷和十八烷的共熔混合物與泡沫鋁的質(zhì)量比是5 10 1，十六烷和十八烷的共熔混合物中十六烷和十八烷的質(zhì)量比是3 7 7 3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電池用復(fù)合相變蓄熱材料，其特征在于，所述復(fù)合相變蓄熱材料的相變溫度為M ^°C，相變潛熱為185 2(^kJ/kg。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電池用復(fù)合相變蓄熱材料，其特征在于，所述泡沫鋁是通孔泡沫鋁。
4.如權(quán)利要求3所述的一種光伏電池用復(fù)合相變蓄熱材料的制備方法，其特征在于 該方法包括以下步驟，(1)將十六烷和十八烷混合后加熱至完全熔化，然后攪拌，形成共熔混合物；(2)將上述共熔混合物和泡沫鋁混合后攪拌，形成所述的復(fù)合相變蓄熱材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種光伏電池用復(fù)合相變蓄熱材料的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中，攪拌過程中混合物的溫度為30 35°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光伏電池用復(fù)合相變蓄熱材料及其制備方法，該材料包括十六烷、十八烷和泡沫鋁；十六烷和十八烷的共熔混合物與泡沫鋁的質(zhì)量比是5～10∶1，十六烷和十八烷的共熔混合物中十六烷和十八烷的質(zhì)量比是3～7∶7～3。該方法包括將十六烷和十八烷混合后加熱至完全熔化，然后攪拌，形成共熔混合物；將上述共熔混合物和泡沫鋁混合后攪拌，形成所述的復(fù)合相變蓄熱材料。本發(fā)明可有效地吸收和儲(chǔ)存光伏電池釋放的熱能；可使光伏轉(zhuǎn)換效率提高15％以上，太陽能總利用效率達(dá)到70％以上；提高了蓄熱材料的導(dǎo)熱性能和熱穩(wěn)定性；本發(fā)明的復(fù)合材料無毒、無腐蝕性，相變過程中無過冷和相分離現(xiàn)象，相變體積變化小，可長(zhǎng)期使用。
文檔編號(hào)H01L31/058GK102277138SQ20111017452
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者單鋒, 方貴銀, 陳智 申請(qǐng)人:南京大學(xué)