一種相變儲能材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種相變儲能材料，包括儲能主體材料、增稠劑、成核劑和增強材料，其質(zhì)量百分含量為：儲能主體材料75%-99%、增稠劑0.1%-10%、成核劑0.2%-15%、增強材料0.01%-8%，儲能主體材料為結(jié)晶水和鹽，增稠劑由無機增稠劑、纖維類、聚丙烯酸酯類、聚氨酯類及天然高分子類增稠劑中的一種或多種組成，成核劑由焦磷酸鈉、十水磷酸鈉、二水硫酸鈣、硫酸鉀、硼酸鉀、八水氫氧化鋇、十二水磷酸氫二鈉、硫酸鈉中的一種或多種組成，增強材料為金屬及金屬氧化物粉末、碳材料、納米粒子、泡沫材料中的一種或多種組成；本發(fā)明通過選取合適的材料及配比，減小了過冷度和相分離現(xiàn)象，表現(xiàn)了良好的循環(huán)穩(wěn)定性，尤其在體系中添加增強材料，形成導熱網(wǎng)絡(luò)，從而使得材料的導熱性提高2倍以上。
【專利說明】一種相變儲能材料
[【技術(shù)領(lǐng)域】]
[0001]本發(fā)明涉及儲能材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種相變儲能材料。
[【背景技術(shù)】]
[0002]隨著能源短缺和環(huán)境污染問題的日益突出，利用新能源、提高能源的利用率越來越受到人們的重視。能量存儲技術(shù)，作為解決能量供給一需求失衡問題的重要方法，備受國內(nèi)外企業(yè)及相關(guān)研究機構(gòu)的青陳。而其中，以相變儲能材料為基礎(chǔ)的熱能存儲是目如應用范圍最廣的能量存儲技術(shù)之一。
[0003]相變儲能即利用相變材料相變時吸熱或放熱來進行能量的存儲和釋放，其相對于顯熱儲熱，具有儲能密度高、溫度恒定等優(yōu)點，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)與民用建筑供暖和空調(diào)的節(jié)能以及航空航天、紡織工業(yè)等領(lǐng)域都有廣泛的應用，對實現(xiàn)經(jīng)濟、社會的可持續(xù)發(fā)展等至關(guān)重要。
[0004]相變儲能材料作為相變儲能的核心，可分為無機、有機及高分子類相變材料，無機相變儲能材料以無機鹽水合物為例，不僅具有熔點固定，相變熱AHf (約254kJ/kg)、導熱系數(shù)(約0.5ff/m.V )以及體積儲能密度(約350MJ/L)大等優(yōu)點，且由于成本低、制備簡單，因而有良好的應用前景。
[0005]但無機鹽水合物具有易過冷和相分離的缺點，使材料易析出，降低了材料循環(huán)使用壽命，嚴重制約了實際應用；且相較于有機物，導熱系數(shù)較大，但在實際應用中仍有提升的必要。因此如何降低過冷、減少相分離以及提高材料的導熱性能對于材料的實際應用至 關(guān)重要。
[0006]鑒于此，若能提供一種不僅能減小過冷度及相分離現(xiàn)象，提高材料的循環(huán)使用壽命，而且還能增強材料導熱性能的相變儲能材料，將可為儲能領(lǐng)域的發(fā)展提供核心材料技術(shù)，具有非常重要的意義。
[
【發(fā)明內(nèi)容】
]
[0007]本發(fā)明的目的就是要解決上述的不足而提供一種相變儲能材料，通過選取合適的材料及重量配比，減小了過冷度和相分離現(xiàn)象，表現(xiàn)了良好的循環(huán)穩(wěn)定性。
[0008]為實現(xiàn)上述目的設(shè)計一種相變儲能材料，包括儲能主體材料、增稠劑和成核劑，所述儲能主體材料、增稠劑、成核劑的質(zhì)量百分含量為:儲能主體材料7 5%-99%、增稠劑
0.1%-10%、成核劑 0.2%-15%O
[0009]優(yōu)選的，所述儲能主體材料、增稠劑、成核劑的質(zhì)量百分含量為:儲能主體材料98%、增稠劑1.5%、成核劑0.5%ο
[0010]優(yōu)選的，還包括增強材料，所述儲能主體材料、增稠劑、成核劑、增強材料的質(zhì)量百分含量為:儲能主體材料75%-99%、增稠劑0.1%-10%、成核劑0.2%-15%、增強材料0.01%_8%。
[0011]優(yōu)選的，所述儲能主體材料92%、增稠劑4%、成核劑2%、增強材料2%。
[0012]優(yōu)選的，所述儲能主體材料為結(jié)晶水和鹽，所述結(jié)晶水和鹽為三水硝酸鋰、三水醋酸鈉、三水硝酸鈣、三水磷酸氫二鉀或五水合硫代硫酸鈉。
[0013]優(yōu)選的，所述增稠劑由無機增稠劑、纖維類增稠劑、聚丙烯酸酯類增稠劑、聚氨酯類增稠劑及天然高分子類增稠劑中的一種或多種組成。
[0014]優(yōu)選的，所述聚丙烯酸酯類增稠劑由聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸及共聚物中的一種或多種組成，所述天然高分子類增稠劑由黃原膠、瓜爾膠、槐豆膠、淀粉、明膠中的一種或多種組成。
[0015]優(yōu)選的，所述成核劑由焦磷酸鈉、十水磷酸鈉、二水硫酸鈣、硫酸鉀、硼酸鉀、八水氫氧化鋇、十二水磷酸氫二鈉、硫酸鈉中的一種或多種組成。
[0016]優(yōu)選的，所述增強材料為金屬及金屬氧化物粉末、碳材料、納米粒子、泡沫材料中的一種或多種組成。
[0017]優(yōu)選的，所述納米粒子為納米銅粉、碳納米管中的一種或多種，所述泡沫材料為泡沫石墨、泡沫金屬鋁、泡沫銅中的一種或多種。
[0018]本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點:
[0019](I)循環(huán)穩(wěn)定性佳。本發(fā)明在儲能主體材料中，選取合適的增稠劑、成核劑，優(yōu)化材料配比，有效減小了材料在循環(huán)過程中的過冷度；增稠劑使本發(fā)明材料體系具有一定的粘稠度，阻止結(jié)晶水合物吸熱脫水后下沉，防止材料放熱結(jié)晶時不能與水重新結(jié)合，解決了材料分層現(xiàn)象，提高了材料的循環(huán)穩(wěn)定性。
[0020](2)導熱性強。針對導熱系數(shù)相對低的缺點，可在儲能主體材料中加入增強材料，均勻分散在相變儲能材料體系中，在相變儲能體系中構(gòu)成強導熱網(wǎng)絡(luò)或支撐材料，從而使得材料的導熱性提高2倍以上，拓展了材料的應用范圍。
[【專利附圖】

【附圖說明】]
[0021]圖1是本發(fā)明所述材料循環(huán)穩(wěn)定性圖。
[【具體實施方式】]
[0022]本發(fā)明提供了一種相變儲能材料，通過選取合適的材料及配比，減小了過冷度和相分離現(xiàn)象，表現(xiàn)了良好的循環(huán)穩(wěn)定性，尤其在體系中添加了增強材料，形成導熱網(wǎng)絡(luò)，從而使得材料的導熱性提高了 2倍以上。該相變儲能材料由儲能主體材料、增稠劑和成核劑組成，其質(zhì)量百分含量為，儲能主體材料75%-99%、增稠劑0.1%-10%、成核劑0.2%-15%。作為優(yōu)選，其各組成成分及質(zhì)量百分含量為，儲能主體材料98%、增稠劑1.5%、成核劑0.5%。
[0023]該相變儲能材料中還包括增強材料，其質(zhì)量百分含量為，儲能主體材料75%_99%、增稠劑0.1%-10%、成核劑0.2%-15%、增強材料0.01%-8%。作為優(yōu)選，各組成成分及質(zhì)量百分含量為，儲能主體材料92%、增稠劑4%、成核劑2%、增強材料2%。
[0024]其中，儲能主體材料為結(jié)晶水和鹽，尤指三水合物；該結(jié)晶水和鹽為三水硝酸鋰、三水醋酸鈉、三水硝酸鈣、三水磷酸氫二鉀或五水合硫代硫酸鈉等。增稠劑由無機增稠劑、纖維類增稠劑、聚丙烯酸酯類增稠劑、聚氨酯類增稠劑及天然高分子類增稠劑中的一種或多種組成；聚丙烯酸酯類增稠劑由聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸及共聚物中的一種或多種組成；天然高分子類增稠劑由黃原膠、瓜爾膠、槐豆膠、淀粉、明膠等中的一種或多種組成。成核劑由焦磷酸鈉、十水磷酸鈉、二水硫酸鈣、硫酸鉀、硼酸鉀、八水氫氧化鋇、十二水磷酸氫二鈉、硫酸鈉中的一種或多種組成。增強材料為金屬及金屬氧化物粉末、碳材料、納米粒子和泡沫材料中的一種或多種組成；納米粒子為納米銅粉、碳納米管等中的一種或多種；泡沫材料為泡沫石墨、泡沫金屬鋁、泡沫銅等中的一種或多種。
[0025]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作以下進一步說明:
[0026]實驗例I[0027]稱取40g三水硝酸鋰，3g碳纖維，4g淀粉，6g硫酸鋇于反應容器中，攪拌IOmin混合均勻，放置于40°C的水浴中，水浴加熱至三水硝酸鋰完全熔化，待熔化后，用攪拌器攪拌20min,至組分間混合均勻，即得到相變儲能材料。對相變儲能材料進行循環(huán)穩(wěn)定性實驗，并進行DSC測試和導熱性測試。樣品循環(huán)1000次，焓值為240J/g，導熱性是未加增強材料的
2.2 倍。
[0028]實驗例2
[0029]稱取46g三水醋酸鈉，Ig膨脹石墨，2g淀粉，Ig十二水磷酸氫二鈉，于反應容器中，攪拌IOmin混合均勻，在80°C的水浴中加熱，至三水醋酸鈉完全熔化，待樣品熔化后，用攪拌器攪拌組分混合20min，至樣品混合均勻，即得到相變儲能材料。對相變儲能材料進行循環(huán)穩(wěn)定性實驗，并進行DSC測試，和導熱性測試。其循環(huán)穩(wěn)定性圖詳見圖1，循環(huán)3000次，仍無衰減；導熱性是沒有加增強材料的相變儲能材料的2倍。
[0030]實驗例3
[0031]稱取49g三水醋酸鈉，0.25g納米銅粉，0.5g明膠，0.25g焦磷酸鈉，于反應容器中，攪拌IOmin混合均勻，在80°C水浴鍋中，加熱至樣品完全熔化，待熔化后，充分攪拌20min，至樣品混合均勻，即得到相變儲能材料。對相變儲能材料進行循環(huán)穩(wěn)定性實驗，并進行DSC測試和導熱性測試。循環(huán)2500次，焓值為230J/g ;導熱性是未加增強材料的導熱性的2.5倍。
[0032]本發(fā)明并不受上述實施方式的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種相變儲能材料,其特征在于,包括儲能主體材料、增稠劑和成核劑,所述儲能主體材料、增稠劑、成核劑的質(zhì)量百分含量為:儲能主體材料75%-99%、增稠劑0.1%-10%、成核劑 0.2%-15%ο
2.如權(quán)利要求1所述的相變儲能材料，其特征在于，所述儲能主體材料、增稠劑、成核劑的質(zhì)量百分含量為:儲能主體材料98%、增稠劑1.5%、成核劑0.5%。
3.如權(quán)利要求1所述的相變儲能材料，其特征在于，還包括增強材料，所述儲能主體材料、增稠劑、成核劑、增強材料的質(zhì)量百分含量為:儲能主體材料75%-99%、增稠劑0.1%-10%、成核劑 0.2%-15%、增強材料 0.01%-8%。
4.如權(quán)利要求3所述的相變儲能材料,其特征在于，所述儲能主體材料92%、增稠劑4%、成核劑2%、增強材料2%。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的相變儲能材料,其特征在于，所述儲能主體材料為結(jié)晶水和鹽，所述結(jié)晶水和鹽為三水硝酸鋰、三水醋酸鈉、三水硝酸鈣、三水磷酸氫二鉀或五水合硫代硫酸鈉。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的相變儲能材料，其特征在于，所述增稠劑由無機增稠劑、纖維類增稠劑、聚丙烯酸酯類增稠劑、聚氨酯類增稠劑及天然高分子類增稠劑中的一種或多種組成。
7.如權(quán)利要求6所述的相變儲能材料，其特征在于，所述聚丙烯酸酯類增稠劑由聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸及共聚物中的一種或多種組成，所述天然高分子類增稠劑由黃原膠、瓜爾膠、槐豆膠、淀粉、明膠中的一種或多種組成。
8.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的相變儲能材料，其特征在于，所述成核劑由焦磷酸鈉、十水磷酸鈉、二水硫 酸鈣、硫酸鉀、硼酸鉀、八水氫氧化鋇、十二水磷酸氫二鈉、硫酸鈉中的一種或多種組成。
9.如權(quán)利要求3至4中任一項所述的相變儲能材料，其特征在于，所述增強材料為金屬及金屬氧化物粉末、碳材料、納米粒子、泡沫材料中的一種或多種組成。
10.如權(quán)利要求9所述的相變儲能材料，其特征在于，所述納米粒子為納米銅粉、碳納米管中的一種或多種，所述泡沫材料為泡沫石墨、泡沫金屬鋁、泡沫銅中的一種或多種。
【文檔編號】C09K5/06GK103666381SQ201310681548
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】劉碩, 劉承梅, 王長君 申請人:江蘇啟能新能源材料有限公司