本發(fā)明涉及相變儲(chǔ)能領(lǐng)域，尤其涉及了一種相變溫度為-32～-35℃的低溫相變材料。

背景技術(shù)：

相變儲(chǔ)能材料是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在能源利用和材料科學(xué)方面開(kāi)發(fā)研究的熱點(diǎn)之一。相變儲(chǔ)能又稱為潛熱式儲(chǔ)能，其原理是利用相變材料發(fā)生相態(tài)的變化時(shí)吸收/釋放能量而進(jìn)行儲(chǔ)/放熱。相變儲(chǔ)能材料很大程度上解決了能量在時(shí)間和空間上的不匹配問(wèn)題。

隨著人們環(huán)保意識(shí)的增加，能源的緊張和能源使用過(guò)程中環(huán)境污染的問(wèn)題導(dǎo)致人們迫切開(kāi)發(fā)使用新型能源，如太陽(yáng)能、風(fēng)能等間歇性清潔能源。并且，我國(guó)為了克服電力負(fù)荷峰谷差的嚴(yán)重現(xiàn)象，實(shí)施了電價(jià)政策以鼓勵(lì)民眾和工業(yè)使用低谷電力最終達(dá)到“移峰填谷”的目的。相變蓄冷材料作為能量的貯存體，能在電力負(fù)荷的低谷把能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，再在電力負(fù)荷的高峰緩慢地釋放出能量等，在使用間歇性清潔能源和節(jié)能方面具有重要意義。

現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷：產(chǎn)品運(yùn)輸需要維持在一個(gè)極低的溫度環(huán)境中，但目前使用的相變材料，其相變溫度大多為中低溫，且無(wú)法使溫度波動(dòng)在一個(gè)較小的范圍內(nèi)，穩(wěn)定性較差，單一的無(wú)機(jī)水合鹽相變材料存在普遍過(guò)冷和相分離現(xiàn)象，單一的有機(jī)類相變材料雖沒(méi)有過(guò)冷和相分離現(xiàn)象，但相變潛熱小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種相變溫度為-32～-35℃的低溫相變材料及其制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種相變溫度為-32～-35℃的低溫相變材料，包括下述重量比的原料制得：主儲(chǔ)能劑70～88份、降溫劑10～20份、成核劑1～5份、增稠劑1～5份。

所述主儲(chǔ)能劑為無(wú)機(jī)鹽為氯化鎂10～25％的溶液。

所述降溫劑為氯化鈣、硝酸鋁、硝酸鎂中的一種或多種，需要特別說(shuō)明的是，因硝酸鹽需遠(yuǎn)離熱源操作，故當(dāng)降溫劑中含有硝酸鋁或硝酸鎂時(shí)，增稠劑只能在常溫下加入。

所述成核劑為四硼酸鈉、硅藻土、氟化鋇中的一種或多種。

所述增稠劑為氣相法白炭黑、瓜爾膠、黃原膠中的一種或多種。

所述的一種相變溫度為-32～-35℃的低溫相變材料的制備方法，方法步驟如下：步驟1：主儲(chǔ)能劑的制備：將將氯化物加入去離子水中配制得到相應(yīng)濃度的主儲(chǔ)能劑，在常溫下攪拌均勻，得到澄清溶液；步驟2：相變材料的制備：將降溫劑、成核劑加入主儲(chǔ)能劑中，常溫下攪拌均勻后，在室溫～75℃下邊攪拌邊緩慢加入增稠劑，均勻混合，冷卻后得到相變材料。需要特別說(shuō)明的是，因硝酸鹽需遠(yuǎn)離熱源操作，故當(dāng)降溫劑中含有硝酸鋁或硝酸鎂時(shí)，增稠劑只能在常溫下加入。

作用原理：本發(fā)明所述的相變材料包含主儲(chǔ)能劑、降溫劑、成核劑和增稠劑。其中，通過(guò)主儲(chǔ)能劑在固態(tài)(或液態(tài))轉(zhuǎn)化為液態(tài)(或固態(tài)、氣態(tài))的過(guò)程中吸收或釋放大量的潛熱起到相變儲(chǔ)能或釋能的作用；降溫劑的加入是為了使主儲(chǔ)能劑的相變溫度降低，以得到本發(fā)明所想得到的目標(biāo)相變溫度范圍；由非均勻成核機(jī)理，在無(wú)機(jī)鹽類相變材料中添加成核劑能有效降較低其過(guò)冷度；在相變材料中加入適當(dāng)?shù)脑龀韯鼈兡茉鰪?qiáng)溶液的黏性，使液體中的固體顆粒較均勻地分布在溶液中而不沉積到底部，能有效地改善相變材料的相分離問(wèn)題。過(guò)冷和相分離現(xiàn)象是影響無(wú)機(jī)鹽相變材料壽命的關(guān)鍵問(wèn)題，改善這兩種現(xiàn)象能增加無(wú)機(jī)鹽相變材料的熱穩(wěn)定性，從而提高無(wú)機(jī)鹽相變材料的循環(huán)壽命

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有的有點(diǎn)：

本發(fā)明原料來(lái)源廣泛，成本低，無(wú)毒無(wú)味，安全可靠，制備工藝簡(jiǎn)單，降溫劑的使用可使得相變材料的相變溫度在-32～-35℃可調(diào)，其保冷時(shí)間長(zhǎng)，循環(huán)壽命長(zhǎng)，可在食品或藥品的冷鏈運(yùn)輸中推廣使用。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制。

本發(fā)明的試劑來(lái)源：以下實(shí)例所涉及各原料和試劑均為市售通用商品，為國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司或阿拉丁試劑有限公司生產(chǎn)，所涉及各試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法均屬領(lǐng)域常規(guī)。

實(shí)施例1

一種相變溫度為-32～-35℃的低溫相變材料，包括下述重量比的原料制得：主儲(chǔ)能劑83份、降溫劑10份、成核劑4份、增稠劑2份。

主儲(chǔ)能劑為無(wú)機(jī)鹽為氯化鎂15％的溶液。

降溫劑為氯化鈣。

成核劑為四硼酸鈉。

增稠劑為氣相法白炭黑。

一種相變溫度為-32～-35℃的低溫相變材料的制備方法，方法步驟如下：步驟1：主儲(chǔ)能劑的制備：將將氯化物加入去離子水中配制得到相應(yīng)濃度的主儲(chǔ)能劑，在常溫下攪拌均勻，得到澄清溶液；步驟2：相變材料的制備：將降溫劑、成核劑加入主儲(chǔ)能劑中，常溫下攪拌均勻后，在50℃下邊攪拌邊緩慢加入增稠劑，均勻混合，冷卻后得到相變材料。

若采用上述制備方法，則

將7.47g氯化鎂加入42.33g去離子水中得到濃度為15％的主儲(chǔ)能劑，分別加入6.0g氯化鈣和2.4g四硼酸鈉，并在常溫下攪拌均勻。得到澄清溶液后，放入溫度為50℃的水浴鍋中，邊攪拌邊緩慢加入1.2g氣相法白炭黑，均勻混合，冷卻后得到所述相變材料。

所得相變材料的相變溫度為-32.3℃，相變潛熱為168.4J/g。

在內(nèi)尺寸為152×152×78mm，厚為30mm的EPS保溫箱中，側(cè)擺的4個(gè)120gPE瓶裝所述相變材料對(duì)25mL無(wú)水乙醇模擬液預(yù)冷溫度為-32～-35℃的保冷時(shí)間為900min；循環(huán)次數(shù)500次時(shí)，相變材料的衰變率為0.403，通過(guò)壽命預(yù)測(cè)，循環(huán)壽命可達(dá)850次。

實(shí)施例2

一種相變溫度為-32～-35℃的低溫相變材料，包括下述重量比的原料制得：主儲(chǔ)能劑75份、降溫劑14份、成核劑3份、增稠劑3份。

主儲(chǔ)能劑為無(wú)機(jī)鹽為氯化鎂15％的溶液。

降溫劑為硝酸鎂。

成核劑為四硼酸鈉。

增稠劑為瓜爾膠。

一種相變溫度為-32～-35℃的低溫相變材料的制備方法，方法步驟如下：步驟1：主儲(chǔ)能劑的制備：將將氯化物加入去離子水中配制得到相應(yīng)濃度的主儲(chǔ)能劑，在常溫下攪拌均勻，得到澄清溶液；步驟2：相變材料的制備：將降溫劑、成核劑加入主儲(chǔ)能劑中，常溫下攪拌均勻后，邊攪拌邊緩慢加入增稠劑，均勻混合，冷卻后得到相變材料。

當(dāng)降溫劑為硝酸鎂時(shí)，增稠劑只能在常溫下加入。

采用上述制備方法，則

將6.75g氯化鎂加入38.25g去離子水中得到濃度為15％的主儲(chǔ)能劑，分別加入8.4g硝酸鎂和1.8g四硼酸鈉，并在常溫下攪拌均勻。得到澄清溶液后，置于常溫下邊攪拌邊緩慢加入1.8g瓜爾膠，均勻混合，冷卻后得到所述相變材料。

所得相變材料的相變溫度為-33.1℃，相變潛熱為153.2J/g。

在內(nèi)尺寸為152×152×78mm，厚為30mm的EPS保溫箱中，側(cè)擺的4個(gè)120gPE瓶裝所述相變材料對(duì)25mL無(wú)水乙醇模擬液預(yù)冷溫度為-32～-35℃的保冷時(shí)間為850min；循環(huán)次數(shù)500次時(shí)，相變材料的衰變率為0.569，通過(guò)壽命預(yù)測(cè)，循環(huán)壽命可達(dá)750次。

實(shí)施例3

一種相變溫度為-32～-35℃的低溫相變材料，包括下述重量比的原料制得：主儲(chǔ)能劑70份、降溫劑10份、成核劑1份、增稠劑1份。

主儲(chǔ)能劑為無(wú)機(jī)鹽為氯化鎂10％的溶液。

降溫劑為氯化鈣。

成核劑為四硼酸鈉。

增稠劑為氣相法白炭黑。

一種相變溫度為-32～-35℃的低溫相變材料的制備方法，方法步驟如下：步驟1：主儲(chǔ)能劑的制備：將將氯化物加入去離子水中配制得到相應(yīng)濃度的主儲(chǔ)能劑，在常溫下攪拌均勻，得到澄清溶液；步驟2：相變材料的制備：將降溫劑、成核劑加入主儲(chǔ)能劑中，常溫下攪拌均勻后，在75℃下邊攪拌邊緩慢加入增稠劑，均勻混合，冷卻后得到相變材料。

采用上述制備方法，則

將4.2g氯化鎂加入37.8g去離子水中得到濃度為10％的主儲(chǔ)能劑，分別加入6.0g氯化鈣和0.6g四硼酸鈉，并在常溫下攪拌均勻。得到澄清溶液后，置于75℃下邊攪拌邊緩慢加入0.6g氣相法白炭黑，均勻混合，冷卻后得到所述相變材料。

所得相變材料的相變溫度為-32.0℃，相變潛熱為170.3J/g。

在內(nèi)尺寸為152×152×78mm，厚為30mm的EPS保溫箱中，側(cè)擺的4個(gè)120gPE瓶裝所述相變材料對(duì)25mL無(wú)水乙醇模擬液預(yù)冷溫度為-32～-35℃的保冷時(shí)間為915min；循環(huán)次數(shù)500次時(shí)，相變材料的衰變率為0.397，通過(guò)壽命預(yù)測(cè)，循環(huán)壽命可達(dá)870次。

實(shí)施例4

一種相變溫度為-32～-35℃的低溫相變材料，包括下述重量比的原料制得：主儲(chǔ)能劑88份、降溫劑20份、成核劑5份、增稠劑5份。

主儲(chǔ)能劑為無(wú)機(jī)鹽為氯化鎂25％的溶液。

降溫劑為硝酸鎂。

成核劑為氟化鋇。

增稠劑為黃原膠。

一種相變溫度為-32～-35℃的低溫相變材料的制備方法，方法步驟如下：步驟1：主儲(chǔ)能劑的制備：將將氯化物加入去離子水中配制得到相應(yīng)濃度的主儲(chǔ)能劑，在常溫下攪拌均勻，得到澄清溶液；步驟2：相變材料的制備：將降溫劑、成核劑加入主儲(chǔ)能劑中，常溫下攪拌均勻后，邊攪拌邊緩慢加入增稠劑，均勻混合，冷卻后得到相變材料。

當(dāng)降溫劑為硝酸鎂時(shí)，增稠劑只能在常溫下加入。

采用上述制備方法，則

將13.2g氯化鎂加入39.6g去離子水中得到濃度為25％的主儲(chǔ)能劑，分別加入12.0g硝酸鎂和3.0g氟化鋇，并在常溫下攪拌均勻。得到澄清溶液后，置于常溫下邊攪拌邊緩慢加入3.0g黃原膠，均勻混合，冷卻后得到所述相變材料。

所得相變材料的相變溫度為-34.9℃，相變潛熱為140.8J/g。

在內(nèi)尺寸為152×152×78mm，厚為30mm的EPS保溫箱中，側(cè)擺的4個(gè)120gPE瓶裝所述相變材料對(duì)25mL無(wú)水乙醇模擬液預(yù)冷溫度為-32～-35℃的保冷時(shí)間為810min；循環(huán)次數(shù)500次時(shí)，相變材料的衰變率為0.678，通過(guò)壽命預(yù)測(cè)，循環(huán)壽命可達(dá)680次。

實(shí)施例5

一種相變溫度為-32～-35℃的低溫相變材料，包括下述重量比的原料制得：主儲(chǔ)能劑79份、降溫劑15份、成核劑3.5份、增稠劑2.5份。

主儲(chǔ)能劑為無(wú)機(jī)鹽為氯化鎂21.5％的溶液。

降溫劑為氯化鈣2g、硝酸鋁9.5g、硝酸鎂3.5g。

成核劑為四硼酸鈉1.5g、硅藻土0.8g、氟化鋇1.2g。

增稠劑為氣相法白炭黑0.3g、瓜爾膠1.6g、黃原膠0.6g。

一種相變溫度為-32～-35℃的低溫相變材料的制備方法，方法步驟如下：步驟1：主儲(chǔ)能劑的制備：將將氯化物加入去離子水中配制得到相應(yīng)濃度的主儲(chǔ)能劑，在常溫下攪拌均勻，得到澄清溶液；步驟2：相變材料的制備：將降溫劑、成核劑加入主儲(chǔ)能劑中，常溫下攪拌均勻后，在常溫下邊攪拌邊緩慢加入增稠劑，均勻混合，冷卻后得到相變材料。

當(dāng)降溫劑為硝酸鋁和硝酸鎂時(shí)，增稠劑只能在常溫下加入。

采用上述制備方法，則

將17.0g氯化鎂加入62.0g去離子水中得到濃度為21.5％的主儲(chǔ)能劑，分別加入2g氯化鈣、9.5g硝酸鋁、3.5g硝酸鎂和1.5g四硼酸鈉、0.8g硅藻土、1.2g氟化鋇，并在常溫下攪拌均勻。得到澄清溶液后，置于常溫下邊攪拌邊緩慢加入0.3g氣相法白炭黑、1.6g瓜爾膠、0.6g黃原膠，均勻混合，冷卻后得到所述相變材料。

所得相變材料的相變溫度為-33.8℃，相變潛熱為146.7J/g。

在內(nèi)尺寸為152×152×78mm，厚為30mm的EPS保溫箱中，側(cè)擺的4個(gè)120gPE瓶裝所述相變材料對(duì)25mL無(wú)水乙醇模擬液預(yù)冷溫度為-32～-35℃的保冷時(shí)間為835min；循環(huán)次數(shù)500次時(shí)，相變材料的衰變率只為0.621，通過(guò)壽命預(yù)測(cè)，循環(huán)壽命可達(dá)710次。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。