CN100334179C - 太阳能热水器相变储热材料及其制备方法 - Google Patents

太阳能热水器相变储热材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能热水器相变储热材料及其制备方法,该相变储热材料由三水醋酸钠、八水氢氧化钡、十水硼酸钠、醋酸锌、十二烷基苯磺酸钠和明胶混合而成,其中,按质量百分比计,三水醋酸钠为80-90%、八水氢氧化钡为1-10%、十水硼酸钠为1-5%、醋酸锌为1-5%、十二烷基苯磺酸钠为1-5%、明胶为1-5%。制备时,将按上述比例混合而成的混合物加热至完全熔化状态和搅拌均匀后形成共熔混合物,再将上述共熔混合物封装在太阳能热水器储热装置内。本发明的相变温度与太阳能热水器的工作温度相吻合,相变潜热较高,无过冷和相分离现象,无毒、无腐蚀性,性能稳定、重复性好。它特别适用于太阳能热水器中使用。

Description

太阳能热水器相变储热材料及其制备方法
一、技术领域本发明涉及一种太阳能储热材料,具体地说是一种太阳能热水器相变储热材料及其制备方法。
二、背景技术
节能与环保是能源利用领域中最重要的课题,利用相变材料的相变潜热进行能量的储存是一项新型环保节能技术。相变材料在其本身发生相变的过程中,吸收环境的热量,并在需要时向环境放出热量,从而达到控制周围环境温度和节能的目的。它在太阳能利用、热能回收、制冷空调、建筑节能、航空航天等领域都有广泛的应用前景。
自改革开放以来,我国的综合国力和人民生活水平都有较大程度的提高。能源工业作为国民经济的基础产业之一,已取得长足发展。但是,能源工业的发展仍然满足不了国民经济的快速发展和人民生活用能急剧增长的需要,全国能源紧缺局面仍然存在。
要解决目前能源紧缺问题,就必须开发可再生能源,如太阳能、地热能、生物质能、风能、海洋能等。在各种可再生能源中,太阳能是最重要的基本能源。从广义来说地热能、生物质能、风能、海洋能等都来自太阳能,太阳能不仅是“取之不尽、用之不竭”、而且不产生温室气体、无污染,是有利于保护环境的洁净能源。
目前,太阳能利用主要是光热利用(如太阳能热水器等)和光电利用(如太阳能电池)等,从使用成本和应用广泛性考虑,太阳能光热利用较普遍,现在太阳能热水器已进入千家万户。但由于太阳能的供给与需求在数量上和时间上不能很好地匹配和协调,造成大量能源浪费。如白天太阳能过剩造成太阳能白白浪费掉,而夜晚和阴雨天太阳能又不够用。而且在太阳能热水器中,水储热储能密度低、体积大,储能效率差。目前还没有一种高效、稳定地相变储热材料,可以使太阳能按需求取用。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能热水器相变储热材料,该储热材料的相变温度与太阳能热水器的工作温度相吻合,相变潜热较高,无过冷和相分离现象,无毒、无腐蚀性,性能稳定、重复性好。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种太阳能热水器相变储热材料,其特征在于:该相变储热材料由三水醋酸钠、八水氢氧化钡、十水硼酸钠、醋酸锌、十二烷基苯磺酸钠和明胶混合而成,其中,按质量百分比计,三水醋酸钠为80-90%、八水氢氧化钡为1-10%、十水硼酸钠为1-5%、醋酸锌为1-5%、十二烷基苯磺酸钠为1-5%、明胶为1-5%。该储热材料的相变温度为50-58℃,相变潜热为180-250 kJ/kg,可满足太阳能热水器储热要求。
一种本发明所述的太阳能热水器相变储热材料的制备方法,其特征在于它包括如下步骤:A)将三水醋酸钠、八水氢氧化钡、十水硼酸钠、醋酸锌、十二烷基苯磺酸钠和明胶混合形成混合物,其中,按质量百分比计,三水醋酸钠为80-90%、八水氢氧化钡为1-10%、十水硼酸钠为1-5%、醋酸锌为1-5%、十二烷基苯磺酸钠为1-5%、明胶为1-5%;B)将上述混合物加热至完全熔化状态并搅拌均匀,形成共熔混合物;C)将上述共熔混合物封装在太阳能热水器储热装置内,得到太阳能热水器相变储热材料。
相变储热技术是利用相变材料的潜热进行能量的储存,本发明采用相变储热技术,制备出一种高效、稳定的相变储热材料,使太阳能按需求取用。与现有技术相比,本发明的有益效果是:(1)该相变储热材料的相变温度与太阳能热水器的工作温度相吻合,可提高太阳能热水器的热效率。
(2)该相变储热材料的相交潜热比水的显热储热密度高,可减小储热装置的体积和成本,提高了系统的经济性。
(3)该相变储热材料无毒、无腐蚀性,无过冷和相分离现象,相变体积变化小,性能稳定、重复性好,可长期使用。
(4)该相变储热材料制备方法简单,相变温度范围可根据需要进行调节,具有较好的灵活性。
(5)该相变储热材料能够很好解决太阳能的供给与需求在数量上和时间上不能很好匹配的问题,使太阳能热水器在夜晚和阴雨天也能够使用。
本发明特别适合在太阳能热水器系统中使用,其工作机理如下:在白天太阳能充足的时候,太阳能热水器将热量储存在相变材料中,相变材料因储存热量而熔化成液体;在夜晚和阴雨天需要热量的时候,再将储存的热量释放出来供用户使用,而相变材料则由液相凝固成固相。由于采用了相变储热材料的潜热储存,使得太阳能热水器的储热水箱体积大大减小,提高了太阳能热水器的经济性和太阳能热水器的热效率。
四、具体实施方式
下面以实施例对本发明作进一步说明。
实施例1一种本发明所述的太阳能热水器相变储热材料,该相变储热材料按下列质量百分比混合而成:三水醋酸钠为89%、八水氢氧化钡为4%、十水硼酸钠为2%、醋酸锌为1%、十二烷基苯磺酸钠为2%、明胶为2%。
制备时,将按上述比例混合而成的混合物加热至完全熔化状态和搅拌均匀后形成共熔混合物,最后将上述共熔混合物封装在太阳能热水器储热装置内。经测定其相变温度为57.2℃、相变潜热为243.8 kJ/kg。
实施例2另一种本发明所述的太阳能热水器相变储热材料,该相变储热材料按下列质量百分比混合而成:三水醋酸钠为82%、八水氢氧化钡为7%、十水硼酸钠为3%、醋酸锌为2%、十二烷基苯磺酸钠为3%、明胶为3%。
制备时,将按上述比例混合而成的混合物加热至完全熔化状态和搅拌均匀后形成共熔混合物,最后将上述共熔混合物封装在太阳能热水器储热装置内。经测定其相变温度为52.8℃、相变潜热为220.6 kJ/kg。
实施例3又一种本发明所述的太阳能热水器相变储热材料,该相变储热材料按下列质量百分比混合而成:三水醋酸钠为85%、八水氢氧化钡为5%、十水硼酸钠为1%、醋酸锌为4%、十二烷基苯磺酸钠为1%、明胶为4%。
制备时,将按上述比例混合而成的混合物加热至完全熔化状态和搅拌均匀后形成共熔混合物,最后将上述共熔混合物封装在太阳能热水器储热装置内。经测定其相变温度为55.3℃、相变潜热为232.2 kJ/kg。
实施例4又一种本发明所述的太阳能热水器相变储热材料,该相变储热材料按下列质量百分比混合而成:三水醋酸钠为80%、八水氢氧化钡为10%、十水硼酸钠为1%、醋酸锌为4%、十二烷基苯磺酸钠为1%、明胶为4%。
制备时,将按上述比例混合而成的混合物加热至完全熔化状态和搅拌均匀后形成共熔混合物,最后将上述共熔混合物封装在太阳能热水器储热装置内。
实施例5又一种本发明所述的太阳能热水器相变储热材料,该相变储热材料按下列质量百分比混合而成:三水醋酸钠为90%、八水氢氧化钡为1%、十水硼酸钠为1%、醋酸锌为4%、十二烷基苯磺酸钠为1%、明胶为3%。
制备时,将按上述比例混合而成的混合物加热至完全熔化状态和搅拌均匀后形成共熔混合物,最后将上述共熔混合物封装在太阳能热水器储热装置内。

Claims (2)

1.一种太阳能热水器相变储热材料,其特征在于:该相变储热材料由三水醋酸钠、八水氢氧化钡、十水硼酸钠、醋酸锌、十二烷基苯磺酸钠和明胶混合而成,其中,按质量百分比计,三水醋酸钠为80-90%、八水氢氧化钡为1-10%、十水硼酸钠为1-5%、醋酸锌为1-5%、十二烷基苯磺酸钠为1-5%、明胶为1-5%。
2.一种权利要求1所述的太阳能热水器相变储热材料的制备方法,其特征在于它包括如下步骤:A)将三水醋酸钠、八水氢氧化钡、十水硼酸钠、醋酸锌、十二烷基苯磺酸钠和明胶混合形成混合物,其中,按质量百分比计,三水醋酸钠为80-90%、八水氢氧化钡为1-10%、十水硼酸钠为1-5%、醋酸锌为1-5%、十二烷基苯磺酸钠为1-5%、明胶为1-5%;B)将上述混合物加热至完全熔化状态并搅拌均匀,形成共熔混合物;C)将上述共熔混合物封装在太阳能热水器储热装置内,得到太阳能热水器相变储热材料。
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