專利名稱：一種無機(jī)相變儲能材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及儲能材料技術(shù)領(lǐng)域,尤其指一種無機(jī)相變儲能材料。
背景技術(shù)：
能量儲存的研究是能源安全和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性課題，其中熱量的儲存和應(yīng)用與國際民生息息相關(guān)。儲能技術(shù)，特別是相變儲能技術(shù)是合理有效利用現(xiàn)有能源、優(yōu)化使用可再生能源和提高能源利用效率的重要技術(shù)，是近20年來世界節(jié)能領(lǐng)域一個非常活躍的研究方向。利用材料的相變來儲存能量，實現(xiàn)能量的儲存和利用，是緩解能量供求雙方在時間、強(qiáng)度及地點(diǎn)上不匹配的有效方式。即利用相變時吸熱或放熱來進(jìn)行能量的存儲和釋放， 具有儲能密度高、溫度恒定等優(yōu)點(diǎn)，已成為最有發(fā)展前途的儲熱材料。因此，研究和開發(fā)高性能的相變材料，也備受國內(nèi)外企業(yè)以及相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的青睞。相變儲能材料一般可分為無機(jī)相變儲能材料、有機(jī)相變儲能材料、復(fù)合相變儲能材料和金屬相變儲能材料，其中，無機(jī)相變儲能材料常見的無機(jī)鹽水合物、堿水合物、活性白土及礦棉等。無機(jī)鹽水合物的通式為ΑΒ「ηΗ20，其具有熔點(diǎn)固定，相變熱AHf (約254kJ/kg)、導(dǎo)熱系數(shù)(約O. 5ff/m「°C )以及體積儲能密度(約350MJ/L)大等優(yōu)點(diǎn)，且由于成本低、制備簡單，因而有良好的應(yīng)用前景；其儲能過程主要是升溫時結(jié)晶水脫出，無機(jī)鹽熔解而吸熱； 降溫時發(fā)生逆過程，吸收結(jié)晶水而放熱。這類相變材料主要包括堿及堿土金屬的鹵化物、硝酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽等，如Na2HPO4「12H20作為低成本、高儲能性能的商用相變材料，其相變溫度為35. 4°C，相變潛熱為266kJ/kg，但上述無機(jī)鹽水合物材料易出現(xiàn)過冷和相分離現(xiàn)象，導(dǎo)致材料析出，降低循環(huán)壽命，嚴(yán)重制約實際應(yīng)用。產(chǎn)生過冷現(xiàn)象是由于無機(jī)鹽水合物的結(jié)晶成核性能較差，因此實際應(yīng)用過程中需添加防過冷劑和防相分離劑。防過冷劑主要起成核劑和改性劑的作用，主要包括硼砂、硫酸鈣和活性白土等；防相分離劑主要有高分子吸水樹脂、羧甲基纖維素和表面活性劑材料等；實際生產(chǎn)中通常還會添加過量的水，以減少無水鹽的形成，防止流化床堵塞，但該方法也導(dǎo)致儲能系統(tǒng)儲能密度大幅度降低?；诖宋覀冄芯苛艘环N穩(wěn)定的無機(jī)相變儲能材料，這類材料將能量以熱能的形式儲存起來，以供需要時使用，解決了熱能供給-需求失衡的問題，并且在廢熱和余熱的回收利用、太陽能利用、電力的“移峰填谷”、工業(yè)與民用建筑供暖供熱、空調(diào)的節(jié)能、航空航天以及紡織工業(yè)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。它能應(yīng)用于太陽能熱水器、地暖、空調(diào)、汽車保暖、建筑節(jié)能、工業(yè)余熱回收以及其它供熱系統(tǒng)等領(lǐng)域。因此此類發(fā)明具有巨大的應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)之不足和缺陷，提供一種無機(jī)相變儲能材料，其具有穩(wěn)定性高，不容易出現(xiàn)過冷、相分離現(xiàn)象，潛熱能量高等優(yōu)點(diǎn)。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案本發(fā)明所述的一種無機(jī)相變儲能材料，其各組成成份及百分比含量如下
儲能材料70-99. 5%
成核劑0.25-20%
改性劑0.1-15%
水O. 1_15%。優(yōu)選地，各組成成份及百分比含量如下
儲能材料93%
成核劑2%
改性劑3°/。
水2%。優(yōu)選地，各組成成份及百分比含量如下
儲能材料 93%
成核劑 I. 5%
改性劑1%
水4. 5%。其中，所述儲能材料為堿類水合物或結(jié)晶水合鹽。所述堿類水合物為一水氫氧化鈉、八水氫氧化鍶、一水氫氧化鋇、八水氫氧化鋇等；所述結(jié)晶水合鹽類物質(zhì)為十二水磷酸氫鈉、十二水硫酸鈉、三水醋酸鈉、七水硫酸鎂等。其中，所述成核劑為碳酸鹽。所述碳酸鹽為碳酸鈣、碳酸鋇、碳酸鍶或碳酸鎂中的一種或幾種任意比混和。其中，所述改性劑為分散劑。所述分散劑為聚羧酸鹽類、羥甲基纖維素鈉、有機(jī)磷酸鹽類、脂肪酸類、脂肪族酰胺類、硫酸及磺酸類表面活性劑、酯類或低分子蠟類中的一種或幾種任意比混和。所述羧酸鹽類為聚天冬氨酸鈉、水解馬來酸酐、聚丙烯酸鈉或聚還氧琥珀酸鈉中的一種或幾種任意比混和。本發(fā)明的有益效果為(I)循環(huán)使用壽命長。本發(fā)明公開了一種無機(jī)相變儲能材料，特選用分散劑作為改性劑，而非常用的增稠劑，分散劑可以在分散的同時防止填料粒子之間相互聚集，由于其具有適當(dāng)?shù)南嗳菪院蜔岱€(wěn)定性，可以使材料具有很好的流動性有效克服了現(xiàn)有技術(shù)容易出現(xiàn)的循環(huán)壽命短的問題。(2)無明顯過冷現(xiàn)象。因本發(fā)明采用碳酸鹽作為成核劑，其具有低級的晶格面，其晶格結(jié)構(gòu)與儲能材料相互匹配，能夠有效影響儲能材料結(jié)構(gòu)，且與上述儲能材料不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，能有效促進(jìn)過冷液體的結(jié)晶，故無需在組份中另行加入防過冷劑，有效地保持了無機(jī)材料本身的較高的熱焓值，從而達(dá)到本發(fā)明過冷度小的現(xiàn)象產(chǎn)生之目的。(3)具有較高焓值。具體而言，本發(fā)明所述的儲能材料為堿類水合物和結(jié)晶水合鹽，這類材料具有良好的結(jié)晶性、融解熱大、導(dǎo)熱系數(shù)相對較大、體積儲熱密度大等特點(diǎn)，因而其可以用作具有高焓值的儲能材料。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。實施例一將O. 25Kg的碳酸鋇(成核劑)，O. IKg的聚天冬氨酸鈉(改性劑)和O. 15Kg /K， 充分混合，后加溫至60°C以上，得到混合均勻的混合物；再向混合物中加入99. 5Kg的八水氫氧化鋇，加熱混合物至80°C左右，使八水氫氧化鋇充分熔化，熔化后劇烈攪拌至四種材料混合物均勻，直至混合物無分層現(xiàn)象產(chǎn)生，即得到了產(chǎn)品Al。對上述所得產(chǎn)品Al進(jìn)行DSC分析，結(jié)果見表1，另外對產(chǎn)品Al進(jìn)行步冷曲線測試， 結(jié)果見表2。實施例二將2. OKg的碳酸鈣(成核劑)，I. OKg的水解馬來酸酐(改性劑)和4. 5Kg水，充分混合，后加溫至60°C以上，得到混合均勻的混合物；再向混合物中加入93Kg的三水醋酸鈉，加熱混合物至80°C左右，使三水醋酸鈉充分熔化，熔化后劇烈攪拌至四種材料混合物均勻，直至混合物無分層現(xiàn)象產(chǎn)生，即得到了產(chǎn)品A2。對上述所得產(chǎn)品A2進(jìn)行DSC分析，結(jié)果見表1，另外對產(chǎn)品A2進(jìn)行步冷曲線測試， 結(jié)果見表2。實施例三將I. 5Kg的碳酸鍶(成核劑)，2. OKg的羥甲基纖維素鈉(改性劑)和3. OKg水， 充分混合，后加溫至60°C以上，得到混合均勻的混合物；再向混合物中加入87Kg的十二水硫酸鈉，加熱混合物至80°C左右，使十二水硫酸鈉充分熔化，熔化后劇烈攪拌至四種材料混合物均勻，直至混合物無分層現(xiàn)象產(chǎn)生，即得到了產(chǎn)品A3。對上述所得產(chǎn)品A3進(jìn)行DSC分析，結(jié)果見表1，另外對產(chǎn)品A3進(jìn)行步冷曲線測試， 結(jié)果見表2。實施例四將20Kg的碳酸鎂(成核劑)，15Kg的聚天冬氨酸鈉(改性劑)和15Kg水，充分混合，后加溫至60°C以上，得到混合均勻的混合物；再向混合物中加入50Kg的八水氫氧化鍶， 加熱混合物至80°C左右，使八水氫氧化鍶充分熔化，熔化后劇烈攪拌至四種材料混合物均勻，直至混合物無分層現(xiàn)象產(chǎn)生，即得到了產(chǎn)品A4。對上述所得產(chǎn)品A4進(jìn)行DSC分析，結(jié)果見表1，另外對產(chǎn)品A4進(jìn)行步冷曲線測試， 結(jié)果見表2。表I :制備樣品的熱物性表
權(quán)利要求
1.一種無機(jī)相變儲能材料，其特征在于，其各組成成份及百分比含量如下儲能材料 70-99. 5%成核劑0.25-20%改性劑 0.1-15%水O· 1-15%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無機(jī)相變儲能材料，其特征在于，其各組成成份及百分比含量如下儲能材料93%成核劑Vh改性劑3%水2%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無機(jī)相變儲能材料，其特征在于，其各組成成份及百分比含量如下儲能材料93%成核劑I. 5%改性劑1%水4. 5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無機(jī)相變儲能材料，其特征在于所述儲能材料為堿類水合物或結(jié)晶水合鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無機(jī)相變儲能材料，其特征在于所述堿類水合物為一水氫氧化鈉、八水氫氧化銀、一水氫氧化鋇、八水氫氧化鋇等。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無機(jī)相變儲能材料，其特征在于所述結(jié)晶水合鹽類物質(zhì)為十二水磷酸氫鈉、十二水硫酸鈉、三水醋酸鈉、七水硫酸鎂等。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無機(jī)相變儲能材料，其特征在于所述成核劑為碳酸鹽。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無機(jī)相變儲能材料，其特征在于所述碳酸鹽為碳酸鈣、碳酸鋇、碳酸鍶或碳酸鎂中的一種或幾種任意比混和。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無機(jī)相變儲能材料，其特征在于所述改性劑為分散劑。
10.根據(jù)權(quán)利9所述的無機(jī)相變儲能材料，其特征在于所述分散劑為聚羧酸鹽類、羥甲基纖維素鈉、有機(jī)磷酸鹽類、脂肪酸類、脂肪族酰胺類、硫酸及磺酸類表面活性劑、酯類或低分子蠟類中的一種或幾種任意比混和。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的無機(jī)相變儲能材料，其特征在于所述羧酸鹽類為聚天冬氨酸鈉、水解馬來酸酐、聚丙烯酸鈉或聚還氧琥珀酸鈉中的一種或幾種任意比混和。
全文摘要
本發(fā)明涉及儲能材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其指一種無機(jī)相變儲能材料，其各組份質(zhì)量百分比含量如下儲能材料70-99.5％，成核劑0.25-20％，改性劑0.1-15％，水0.1-15％。所述儲能材料為堿類水合物或結(jié)晶水合鹽，尤指堿類水合物；所述成核劑為碳酸鹽，所述改性劑為分散劑。依本發(fā)明通過選擇適合的成核劑及其配比，可以有效地解決材料相分離，特別的通過在體系中添加分散劑，而制備的相變儲能材料，循環(huán)穩(wěn)定性好，同時經(jīng)過上千次循環(huán)后潛熱值沒有變化。
文檔編號C09K5/06GK102604599SQ20121003775
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月20日
發(fā)明者馮英俊, 劉承梅, 劉碩 申請人:上海旭能新能源科技有限公司