一種無機相變儲能材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于相變儲能技術領域，具體地，本發明涉及一種無機相變儲能材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]在相變儲能技術領域，相變材料是基礎，相變材料的種類很多，從相變的方式來看，可分為固-固、固-液、液-氣和固-氣相變材料四大類，由于固-氣和液-氣相變材料在相變過程中伴隨大量氣體的存在，使材料體積變化很大，因此，盡管它們相變潛熱較大，但在實際中很少應用。在實際應用中，一般按材料化學組成成分的不同，把相變材料分為有機物類(石蠟、酯酸等)和無機物類(無機水合鹽、熔融鹽、金屬等)。無機水合鹽是中、低溫相變材料中重要的一類，提供了熔點從幾攝氏度到一百多攝氏度的近70種可供選擇的相變材料。
[0003]無機水合鹽具有使用范圍廣、價格便宜、導熱系數大(與有機物類PCM相比)、單位體積蓄熱密度大、一般呈中性等優點。但也存在兩方面的不足:過冷和相分離。這兩大缺陷直接關系到相變材料的使用壽命，因此較好地解決這兩個問題成為相變材料應用研究方面的關鍵。
[0004]三水醋酸鈉(CH3COONa.3H20)因熔點適宜、潛熱值較高等優點常作為相變蓄能材料廣泛應用于不同領域。然而，純三水醋酸鈉在凝固過程中存在的過冷和相分離問題，且相變溫度較難調控，嚴重影響三水醋酸鈉的相變儲能材料的大范圍使用。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于，提供一種無機相變儲能材料，該儲能材料性能穩定、價格低廉、原料豐富、制備方便、相變潛熱大、無毒、溫度可調，可以廣泛應用于太陽能低溫蓄熱系統、家庭日用保溫、家用熱水儲能系統等多個領域。
[0006]為達到上述目的，本發明采用了如下的技術方案:
[0007]—種無機相變儲能材料，所述儲能材料主要包括以下組分:
[0008]重量比為50:3?50:15的醋酸鈉溶液和功能添加液，以及醋酸鈉溶液和功能添加液總重量I?3%和4%的成核劑和增稠劑；
[0009]其中，醋酸鈉溶液由醋酸鈉或其水合物和水按摩爾比1:3溶解制成；
[0010]功能添加液由功能添加劑和水按質量比1:2配制成；
[0011 ] 所述功能添加劑為氯化鉀與氯化鈉以任意比構成的組合物。
[0012]優選地，所述成核劑為Na2S13.9H20、Na2HPO4.12H20 和 Na2B4O7.1H2O 中的任意一種。
[0013]優選地，所述增稠劑為羥乙基纖維素。
[0014]本發明的另一個目的在于，提供一種基于上述技術方案的無機相變儲能材料的制備方法，所述方法包括以下步驟:
[0015]I)將醋酸鈉或其水合物和水按摩爾比1:3溶解制成醋酸鈉溶液，密封放置在65_80°C保溫環境備用；
[0016]2)將功能添加劑和水按質量比1:2配制成功能添加液，密封放置在65-80°C保溫環境備用；
[0017]3)將醋酸鈉溶液和功能添加液按比例混合形成混合溶液，并不斷攪拌，使其充分混合均勻；
[0018]4)在攪拌狀態下加入成核劑和增稠劑使其成流體狀，即得無機相變儲能材料。
[0019]優選地，所述成核劑為Na2S13.9H20、Na2HPO4.12H20 和 Na2B4O7.1H2O 中的任意一種。
[0020]優選地，所述增稠劑為羥乙基纖維素。
[0021]本發明無機相變儲能的儲能介質主要為三水醋酸鈉體系，功能添加劑為氯化鉀、氯化鈉，通過添加成核劑、增稠劑可以解決無機水合鹽相變儲能材料的共性問題:過冷度及相分離。通過功能添加劑調整其相變溫度的同時，也在一定程度上抑制其過冷現象的發生，在通過成核劑和增稠劑的添加，完全可以消除過冷和相分離現象，重復性好，性能穩定。
[0022]與現有技術比較，本發明優點在于:
[0023]I)本發明在制備過程中加入功能添加劑來調控體系的相變溫度點(50-55°C )的同時，也在一定程度上減小其過冷度，然后再通過成核劑和增稠劑可以完全消除體系的過冷度和相分離，重復性較好，性能穩定，可長期使用，具有廣泛的應用前景。
[0024]2)本發明功能添加劑種類較少，所含比例較小，避免了添加劑過多互相影響的問題，保證體系的穩定性。
[0025]3)本發明所得無機相變儲能材料具有50-55°C的相變溫度，過冷度小于3°C，并且具有較高的潛熱值，可以到230_260J/g，具有優良的溫度調節功能，同時具有極高的相變穩定性。
[0026]4)本發明原料來源豐富，無毒、無腐蝕、制備方法簡單易操作，易于封裝。
【具體實施方式】
[0027]下面以【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0028]實施例1
[0029]I)取無水醋酸鈉或其水合物和水按摩爾比1:3溶解配制成醋酸鈉溶液50g ；
[0030]2)取功能添加劑和水按重量比1:2配制成功能添加液3g，其中功能添加劑氯化鉀0.5g，氯化鈉 0.5g ;
[0031]3)向步驟I中加入步驟2的功能添加液并不斷攪拌，使其混合均勻；
[0032]4)向步驟3中試樣分別加入0.53g Na2B4O7.1H2O, 2.12g羥乙基纖維素(CMC)在70°C不斷攪拌使其混合均勻成流體狀；
[0033]5)將步驟4中所得相變材料灌入容器中進行封裝測試。
[0034]測試結果顯示，此組分的相變溫度為54°C，過冷度2.1°C，潛熱值230.4KJ/Kg。
[0035]實施例2
[0036]I)取無水醋酸鈉或其水合物和水按摩爾比1:3溶解配制成醋酸鈉溶液50g ；
[0037]2)取功能添加劑和水按重量比1:2配制成功能添加液6g，其中功能添加劑氯化鉀lg，氯化鈉Ig ;
[0038]3)向步驟I中加入步驟2的功能添加液并不斷攪拌，使其混合均勻；
[0039]4)向步驟3中試樣分別加入1.06g Na2S13.9H20，2.24g羥乙基纖維素(CMC)在70°C不斷攪拌使其混合均勻成流體狀；
[0040]5)將步驟4中所得相變材料灌入容器中進行封裝測試。測試結果顯示，此組分的相變溫度為53°C，過冷度1.8°C，潛熱值236.7KJ/Kg。
[0041]實施例3
[0042]I)取無水醋酸鈉或其水合物和水按摩爾比1:3溶解配制成醋酸鈉溶液50g ；
[0043]2)取功能添加劑和水按重量比1:2配制成功能添加液9g，其中功能添加劑氯化鉀2g，氯化鈉Ig ；
[0044]3)向步驟I中加入步驟2的功能添加液并不斷攪拌，使其混合均勻；
[0045]4)向步驟3中試樣分別加入1.06g Na2B4O7.1H2O, 2.36g羥乙基纖維素(CMC)在70°C不斷攪拌使其混合均勻成流體狀；
[0046]5)將步驟4中所得相變材料灌入容器中進行封裝測試。測試結果顯示，此組分的相變溫度為520C，過冷度2.3°C，潛熱值232.1KJ/Kg。
[0047]實施例4
[0048]I)取無水醋酸鈉或其水合物和水按摩爾比1:3溶解配制成醋酸鈉溶液50g ；
[0049]2)取功能添加劑和水按重量比1:2配制成功能添加液12g，其中功能添加劑氯化鉀2g，氯化鈉2g ；
[0050]3)向步驟I中加入步驟2的功能添加液并不斷攪拌，使其混合均勻；
[0051]4)向步驟3中試樣分別加入1.06g Na2B4O7.1H2O, 2.48g羥乙基纖維素(CMC)在70°C不斷攪拌使其混合均勻成流體狀；
[0052]5)將步驟4中所得相變材料灌入容器中進行封裝測試。
[0053]測試結果顯示，此組分的相變溫度為51 °C，過冷度1.20C，潛熱值233.9KJ/Kg。
[0054]實施例5
[0055]I)取無水醋酸鈉或其水合物和水按摩爾比1:3溶解配制成醋酸鈉溶液50g ；
[0056]2)取功能添加劑和水按重量比1:2配制成功能添加液15g，其中功能添加劑氯化鉀4g，氯化鈉Ig ；
[0057]3)向步驟I中加入步驟2的功能添加液并不斷攪拌，使其混合均勻；
[0058]4)向步驟3中試樣分別加入1.95g Na2HPO4.12H20，2.6g羥乙基纖維素(CMC)在70°C不斷攪拌使其混合均勻成流體狀；
[0059]5)將步驟4中所得相變材料灌入容器中進行封裝測試。
[0060]測試結果顯示，此組分的相變溫度為56°C，過冷度2.7°C，潛熱值226.7KJ/Kg。
[0061]最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制。盡管參照實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應該理解，對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種無機相變儲能材料，其特征在于，所述儲能材料主要包括以下組分: 重量比為50:3?50:15的醋酸鈉溶液和功能添加液，以及醋酸鈉溶液和功能添加液總重量I?3%和4%的成核劑和增稠劑； 其中，醋酸鈉溶液由醋酸鈉或其水合物和水按摩爾比1:3溶解制成； 功能添加液由功能添加劑和水按質量比1:2配制成； 所述功能添加劑為氯化鉀與氯化鈉以任意比構成的組合物。2.根據權利要求1所述的無機相變儲能材料，其特征在于，所述成核劑為Na2S13.9H20、Na2HPO4.12H20 和 Na2B4O7.1H2O 中的任意一種。3.根據權利要求1所述的無機相變儲能材料，其特征在于，所述增稠劑為羥乙基纖維素。4.權利要求1所述的無機相變儲能材料的制備方法，所述方法包括以下步驟: 1)將醋酸鈉或其水合物和水按摩爾比1:3溶解制成醋酸鈉溶液，密封放置在65-80°C保溫環境備用； 2)將功能添加劑和水按質量比1:2配制成功能添加液，密封放置在65-80°C保溫環境備用; 3)將醋酸鈉溶液和功能添加液按比例混合形成混合溶液，并不斷攪拌，使其充分混合均勻； 4)在攪拌狀態下加入成核劑和增稠劑使其成流體狀，即得無機相變儲能材料。5.根據權利要求4所述的無機相變儲能材料的制備方法，其特征在于，所述成核劑為Na2S13.9H20、Na2HPO4.12H20 和 Na2B4O7.1H2O 中的任意一種。6.根據權利要求4所述的無機相變儲能材料的制備方法，其特征在于，所述增稠劑為羥乙基纖維素。
【專利摘要】本發明公開了一種無機相變儲能材料及其制備方法，所述儲能材料主要包括以下組分：重量比為50:3～50:15的醋酸鈉溶液和功能添加液，以及醋酸鈉溶液和功能添加液總重量1～3％和4％的成核劑和增稠劑；其中，醋酸鈉溶液由醋酸鈉或其水合物和水按摩爾比1:3溶解制成；功能添加液由功能添加劑和水按質量比1:2配制成；所述功能添加劑為氯化鉀與氯化鈉以任意比構成的組合物。該儲能材料性能穩定、價格低廉、原料豐富、制備方便、相變潛熱大、無毒、溫度可調，可以廣泛應用于太陽能低溫蓄熱系統、家庭日用保溫、家用熱水儲能系統等多個領域。
【IPC分類】C09K5/06
【公開號】CN105131912
【申請號】CN201510703591
【發明人】李翔, 周園, 年洪恩, 董歐陽, 任秀峰, 曾金波, 申月, 海春喜, 李松
【申請人】中國科學院青海鹽湖研究所
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年10月26日