CN102757767A - 一种低温相变蓄热材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种低温相变蓄热材料及其制备方法,该蓄热材料由十二水硫酸铝铵、硝酸铵和聚丙烯酰胺组成,三种组分的重量百分比分别为70%-72%、27.3%-29.2%和0.7%-0.8%,其制备方法是按重量百分比分别取十二水硫酸铝铵、硝酸铵和聚丙烯酰胺,将三种组分均研磨至50目,混合均匀,将混合物在65℃-72℃水浴中加热,使各组分完全熔化,搅拌均匀后注入到容器中,注入的体积量为容器容积的90%,冷却至室温后密封容器。本发明的低温相变蓄热材料添加剂种类较少,材料的稳定性高,相变潜热大,结晶温度适中,过冷度不超过1℃,该相变蓄热材料熔化时呈胶状液体,避免了相分离现象,制备过程简单、易封装,生产便利。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于低温相变的蓄热材料及其制备方法,属于蓄热材料技术领域。
背景技术
应用蓄热技术不仅可以调节能量供需矛盾,实现电力供应的“移峰填谷”,平衡能量系统,还可以充分利用工业余热、废热,提高能量利用率,降低生产成本。目前,蓄热技术主要有显热蓄热、相变蓄热和可逆化学反应蓄热三种方式;与其余两种蓄热方式相比,相变蓄热具有蓄热密度大、蓄热体积小、放热温度稳定等优点,因此相变蓄热受到了人们的广泛重视,相变蓄热技术已普遍应用于太阳能利用、工业废热利用、节能、环保、空调、供热等领域。
无机水合盐作为常用的低温相变蓄热材料,具有蓄热密度大、导热性能好(与有机相变蓄热材料相比)、无毒性、无腐蚀性,且大多是化工副产品、价廉易得等优点,但也存在易产生过冷和相分离等问题,经过一定次数的循环使用后,其蓄热能力明显减小,大大缩短了其使用寿命,直接影响了无机水合盐作为相变蓄热材料的广泛应用。目前,人们克服无机水合盐过冷的方法,大都是通过添加与水合盐具有相同晶型、相似的原子排列、晶格参数相差在15%以内的成核剂,以提高其成核能力,促使其在相变点附近及时结晶放热的方法来减弱或消除过冷度。研究结果表明,一方面,对于成核剂的选择是非常困难的,也无一定的法则可循,从某种程度上说,与其说是科学,还不如说是运气;另一方面,由于各种成核剂的密度均比融化的饱和溶液密度大,有向容器底部沉降的趋势,这必然加重了相变材料的相分离程度,因此,人们研究使用的成核剂往往减轻了相变蓄热材料的过冷度,却加重了其相分离,仍然无法有效保证无机水合盐作为相变蓄热材料的长期稳定应用。
中国专利200610116505.X公开了一种《低温相变蓄热材料及其制备方法》,该低温相变蓄热材料由主料硫酸铝铵,添加剂氟化钙、碳和去离子水组成,其制备工艺为先将硫酸铝铵加热熔融,待完全熔化后加入常温下混合均匀的添加剂氟化钙和碳粉,并搅拌均匀,然后加入添加剂去离子水继续均匀搅拌,在搅拌过程中再将混合物重新加热升温,使其充分混合均匀成流体状,最后灌入容器中进行封袋。该低温相变蓄热材料添加剂较多、制备过程复杂,且过冷度高达4℃。
发明内容
本发明针对无机水合盐作为低温相变蓄热材料时所存在的不足,提出一种性能稳定、过冷度小的低温相变蓄热材料,同时提供一种该蓄热材料的制备方法,该方法简单方便。
上述低温相变蓄热材料以十二水硫酸铝铵为主料,以硝酸铵和聚丙烯酰胺为添加剂,硝酸铵主要起促进十二水硫酸铝铵脱水、提高蓄热能力、消除其过冷度的作用;聚丙烯酰胺是一种良好的增稠剂,对抑制十二水硫酸铝铵在相变过程中的相分离现象具有良好的效果,该材料的组分及其重量配比是经过反复实验得到的。
上述低温相变蓄热材料的制备方法,是:
按重量百分比分别为70%-72%、27.3%-29.2%和0.7%-0.8%的比例取十二水硫酸铝铵、硝酸铵和聚丙烯酰胺,将三种组分均研磨至50目,混合均匀,将混合物在65℃-72℃水浴中加热,使各组分完全熔化,成为胶状液体,将胶状液体搅拌均匀后注入到容器中,注入的体积量为容器容积的90%,容器中留存10%的空隙,待胶状液体冷却至室温后密封容器。使用时,容器与蓄热材料一起直接使用,不需要打开容器。
本发明的低温相变蓄热材料添加剂种类较少,经反复实验证明该材料的稳定性高,相变潜热大(约为240kJ/kg),结晶温度适中(52~50℃),过冷度不超过1℃,该相变蓄热材料熔化时呈胶状液体,避免了相分离现象,制备过程简单、易封装,生产便利。
具体实施方式
实施例1
按重量百分比分别为70%、29.2%和0.8%的比例称取十二水硫酸铝铵、硝酸铵和聚丙烯酰胺,将三种组分均研磨至50目,并混合均匀,然后在65-72℃水浴中加热,使各组分完全熔化,成为胶状液体,将胶状液体搅拌均匀后注入到不锈钢制圆筒状容器中,注入体积量为容器容积的90%,容器中留存10%的空隙,待胶状液体冷却至室温后密封容器。
经试验本实施例制备的低温相变蓄热材料潜热为238kJ/kg,结晶温度为51.5℃,过冷度为0.2℃。
实施例2
按重量百分比分别为71%、28.25%和0.75%的比例称取十二水硫酸铝铵、硝酸铵和聚丙烯酰胺,将三种组分均研磨至50目,并混合均匀,然后在65-72℃水浴中加热,使各组分完全熔化,成为胶状液体,将胶状液体搅拌均匀后注入到不锈钢制圆筒状容器中,注入体积量为容器容积的90%,容器中留存10%的空隙,待胶状液体冷却至室温后密封容器。
经试验本实施例制备的低温相变蓄热材料潜热为240kJ/kg,结晶温度为50.9℃,过冷度为0.2℃。
实施例3
按重量百分比分别为72%、27.3%和0.7%的比例称取十二水硫酸铝铵、硝酸铵和聚丙烯酰胺,将三种组分均研磨至50目,并混合均匀,然后在65-72℃水浴中加热,使各组分完全熔化,成为胶状液体,将胶状液体搅拌均匀后注入到不锈钢制圆筒状容器中,注入体积量为容器容积的90%,容器中留存10%的空隙,待胶状液体冷却至室温后密封容器。
经试验本实施例制备的低温相变蓄热材料潜热为243kJ/kg,结晶温度为50.8℃,过冷度为0.3℃。
Claims (2)
1.一种低温相变蓄热材料,其特征是:由十二水硫酸铝铵、硝酸铵和聚丙烯酰胺组成,三种组分的重量百分比分别为70%-72%、27.3%-29.2%和0.7%-0.8%。
2.一种权利要求1所述低温相变蓄热材料的制备方法,其特征是:
按重量百分比分别为70%-72%、27.3%-29.2%和0.7%-0.8%的比例取十二水硫酸铝铵、硝酸铵和聚丙烯酰胺,将三种组分均研磨至50目,混合均匀,将混合物在65℃-72℃水浴中加热,使各组分完全熔化,成为胶状液体,将胶状液体搅拌均匀后注入到容器中,注入的体积量为容器容积的90%,容器中留存10%的空隙,待胶状液体冷却至室温后密封容器。
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CN107325793A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-11-07 | 河北麦森钛白粉有限公司 | 一种相变蓄冷复合材料及其制备方法 |
CN112980393A (zh) * | 2019-12-12 | 2021-06-18 | 朱传辉 | 十二水硫酸铝铵/硬脂酸复合相变蓄热材料及其制备方法 |
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CN101982518A (zh) * | 2010-09-14 | 2011-03-02 | 中国科学技术大学 | 纳米复合固液相变蓄能材料 |
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