CN101649187A - 应用于热水器的相变材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于热水器的相变材料，其特征在于包括如下组分和重量配比的混合物：沥青30～50，石蜡50～70，石墨5～8，NaCl的添加量为沥青重量的3％～8％。本发明还公开了该相变材料的制备方法。与现有技术相比，本发明的优点在于：沥青和石墨主要起导热和保持各组分均匀的作用，氯化钠是用于防止结晶，石蜡的作用是储存热量，四种物质相互协同作用使得所得相变材料具有相变潜热值大、相变温度合适、储热密度大、体积膨胀率小、性能稳定无毒无污染、对金属物不腐蚀，原料易得制造容易等优点。

Description

应用于热水器的相变材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种相变材料，尤其涉及一种应用于热水器的相变材料，本发明还公开了该相变材料的制备方法。
背景技术
相变材料(PCM)是一种新型的储热介质，在其可逆相变过程中完成能量的储存和释放，并且具有相变潜热大、储热密度高、成本低等优点，能有效解决太阳能利用，热泵热水器及废热回收过程中的能源供求时间和空间不匹配的问题，进而提高能源利用率。已经广泛的应用热水器和空调等技术领域。如申请号为98114695.3的中国发明专利申请公开《利用相变基蓄热材料储热的电热水器及其储热取热方法》(公开号为CN1204033A)，该文献实现了相变材料在热水器上的应用，类似的还可参考中国专利文献CN201285169Y、CN1229594C等。
应用于热水器和空调等技术领域相变材料组分及其配比现有技术中也有公开，见专利号为ZL200610039026.2的中国发明专利《太阳能热水器相变储热材料及其制备方法》(授权公告号：CN100334179C)，该专利中相变材料出如下组分及重量百分配比组成：三水醋酸钠80～90％、八水氢氧化钡1～10％、十水硼酸钠1～5％、醋酸锌1～5％、十二烷基苯磺酸钠1～5％及明胶1～5％组成。又可见申请号为200810219313.0的中国发明专利申请公开《一种蓄热用无机混合相变材料》(授权公告号：CN100334179C)，该文献中相变材料由以下成分按质量比混合而成：三水醋酸钠80～88份，羟甲基纤维素1～10份，十二水磷酸氢二钠0.5～3.5份，羟甲基纤维素钠0.1～2.5份；质量浓度20～30％的氯化钠5～10份及纳米铜粉0～10ppm。
实际应用过程中，现有技术公开的一些相变材料普遍存在多次吸热和放热后容易出现结晶沉积现象造成不稳定等现象，不适宜长久使用。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种相变潜热值大且无结晶沉积现象的应用于热水器的相变材料。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种相变潜热值大且无结晶沉积现象的应用于热水器的相变材料的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种应用于热水器的相变材料，其特征在于包括如下组分和重量配比的混合物：
沥青30～50，
石蜡50～70，
石墨5～8，
NaCl的添加量为沥青重量的3％～8％。
进一步，为提高材料性能，所述的石墨为膨胀石墨。
进一步为满足在热泵热水器中的实际应用，所述的相变材料相变温度为52～58℃，相变潜热为250～280J/g，导热系数为3.12～3.52W/(m.K)。
一种应用于热水器的相变材料的制备方法，其特征在于先将沥青和石蜡分别加热，待各自完全熔化后，按比例混合形成一种沥青和石蜡的共熔混合物；再将沥青和石蜡的共熔混合物加热至完全熔化状态，然后与石墨混合并加入一定比例的NaCl，形成热水器用相变材料。
所述的石墨为膨胀石墨。
与现有技术相比，本发明的优点在于：沥青和石墨主要起导热和保持各组分均匀的作用，氯化钠是用于防止结晶，石蜡的作用是储存热量，四种物质相互协同作用使得所得相变材料具有相变潜热值大、相变温度合适、储热密度大、体积膨胀率小、性能稳定无毒无污染、对金属物不腐蚀，原料易得制造容易等优点。应用于储热式热泵热水器可以有效的提高的储热量和储热效率，减小了储热装置的体积和降低成本，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：本实施例中的相变材料包括如下组分和重量配比的混合物：沥青40份，石蜡60份，膨胀石墨6.5份，NaCl的添加量为沥青重量的5.5％。采用溶胶-凝胶工艺制备，具体如下：先将沥青和石蜡分别加热，待各自完全熔化后，按比例混合形成一种沥青和石蜡的共熔混合物；再将沥青和石蜡的共熔混合物加热至完全熔化状态，然后与石墨混合并加入一定比例的NaCl，形成热水器用相变材料。
实施例2：本实施例中的相变材料包括如下组分和重量配比的混合物：沥青30份，石蜡70份，膨胀石墨8份，NaCl的添加量为沥青重量的8％。制备方法与实施例1相同。
实施例3：本实施例中的相变材料包括如下组分和重量配比的混合物：沥青50份，石蜡50份，膨胀石墨5份，NaCl的添加量为沥青重量的3％。制备方法与实施例1相同。
实施例4：本实施例中的相变材料包括如下组分和重量配比的混合物：沥青35份，石蜡70份，膨胀石墨6份，NaCl的添加量为沥青重量的7％。制备方法与实施例1相同。
下表为上述各实施例所得相变材料的物理性能参数：
  实施例   1   2   3   4
  相变温度(℃)   53.5   56.7   57.8   52.5
  相变潜热(J/g)   268   276   277   257
  导热系数[W/(m.K)]   3.25   3.31   3.17   3.43
应用于热泵热水器的相变材料一般满足如下条件：相变温度为52～58℃，相变潜热为250～280J/g，导热系数为3.12～3.52W/(m.K)。

Claims (5)

1、一种应用于热水器的相变材料，其特征在于包括如下组分和重量配比的混合物：
沥青30～50，
石蜡50～70，
石墨5～8，
NaCl的添加量为沥青重量的3％～8％。
2、根据权利要求1所述的应用于热水器的相变材料，其特征在于所述的石墨为膨胀石墨。
3、根据权利要求1所述的应用于热水器的相变材料，其特征在于所述的相变材料相变温度为52～58℃，相变潜热为250～280J/g，导热系数为3.12～3.52W/(m.K)。
4、一种如权利要求1所述的应用于热水器的相变材料的制备方法，其特征在于先将沥青和石蜡分别加热，待各自完全熔化后，按比例混合形成一种沥青和石蜡的共熔混合物；再将沥青和石蜡的共熔混合物加热至完全熔化状态，然后与石墨混合并加入一定比例的NaCl，形成热水器用相变材料。
5、根据权利要求3所述的应用于热水器的相变材料的制备方法，其特征在于所述的石墨为膨胀石墨。
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