CN102757768A

CN102757768A - 一种低温相变蓄热材料及其制备方法

Info

Publication number: CN102757768A
Application number: CN2012102586117A
Authority: CN
Inventors: 张兆海; 陈文兵
Original assignee: 路生吉
Priority date: 2012-07-25
Filing date: 2012-07-25
Publication date: 2012-10-31

Abstract

本发明提供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三水合醋酸钠、十水焦磷酸钠、无水碳酸钠和聚丙烯酰胺组成，四种组分的重量百分比为90%-92%、3%-5%、2%-3%和1%-2%其制备方法是将四种组分均研磨至30目-50目，混合均匀，将混合物在74℃-79℃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88%-90%，待胶状液体冷却至室温后。本发明中添加剂的添加比例低，材料的稳定性高，相变潜热大，结晶温度适中，过冷度不超过2℃，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

一种低温相变蓄热材料及其制备方法

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。蓄热可以解决热能供需之间在时间和空间上的不匹配所带来的能源浪费问题。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。

中国专利文献CN1357593A公开了《一种新型相变贮热材料》，该低温相变蓄热材料由主料醋酸钠、磷酸钠、碳酸钠和活性白土组成，醋酸钠的重量百分比为85-90%、磷酸钠的重量百分比为3-5%、碳酸钠的重量百分比为3-5%，余量为活性白土，其制备工艺为先将上述材料按比例配制、磨细、拌匀，熔融后灌入容器中应用。

中国专利文献CN1944567A公布了《一种相变蓄热材料及其制备方法》，该相变蓄热材料由主料乙酸钠，添加剂硼砂和聚丙烯酰胺组成，硼砂重量百分比为1-3%，聚丙烯酰胺重量百分比为0.5-2%，其制备工艺为先将上述各组分研磨混合均匀，加热熔融后灌入容器中进行使用。

上述蓄热材料添加剂较多，成本高、制备过程复杂，且过冷度高于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，该方法成本低廉，简单方便。

本发明的低温相变蓄热材料，由三水合醋酸钠（

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）、十水焦磷酸钠（

）、无水碳酸钠（

Figure 2012102586117100002DEST_PATH_IMAGE003

）和聚丙烯酰胺（

）组成，四种组分的重量百分比为90%-92%、3%-5%、2%-3%和1%-2%。

上述低温相变蓄热材料以三水合醋酸钠为主料，以十水焦磷酸钠、无水碳酸钠和聚丙烯酰胺为添加剂，十水焦磷酸钠、无水碳酸钠主要起促进三水合醋酸钠脱水、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，对抑制三水合醋酸钠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，与现有蓄热材料相比具有以下突出特点：

1.相变蓄热材料中的添加剂添加比例低，配方简单，用料皆为工业纯原料，成本低廉、易得。

2.过冷度低，低于2℃。

3.聚丙烯酰胺作为一种良好的增稠剂，防止相分离效果好，通过近500次的试验证明，几乎无相分离现象。

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90%-92%、3%-5%、2%-3%和1%-2%的比例取三水合醋酸钠、十水焦磷酸钠、无水碳酸钠和聚丙烯酰胺，将四种组分均研磨至30目-50目，混合均匀，将混合物在74℃-79℃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88%-90%，容器中留存10%-12%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（57～49℃），过冷度不超过2℃，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90%、5%、3%和2%的比例称取三水合醋酸钠、十水焦磷酸钠、无水碳酸钠和聚丙烯酰胺，将四种组分均研磨至50目，并混合均匀，然后在74-75℃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88%，容器中留存12%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55℃，过冷度为1.2℃。

实施例2

按重量百分比分别为91%、5%、3%和1%的比例称取三水合醋酸钠、十水焦磷酸钠、无水碳酸钠和聚丙烯酰胺，将四种组分均研磨至40目，并混合均匀，然后在75-76℃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89%，容器中留存11%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57℃，过冷度不超过1.0℃。

实施例3

按重量百分比分别为92%、4%、3%和1%的比例称取三水合醋酸钠、十水焦磷酸钠、无水碳酸钠和聚丙烯酰胺，将四种组分均研磨至30目，并混合均匀，然后在77-79℃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56℃，过冷度为1.8℃。

实施例4

按重量百分比分别为92%、3%、3%和2%的比例称取三水合醋酸钠、十水焦磷酸钠、无水碳酸钠和聚丙烯酰胺，将四种组分均研磨至40目，并混合均匀，然后在76-77℃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246kJ/kg，结晶温度为54℃，过冷度为1.6℃。

实施例5

按重量百分比分别为92%、4.5%、2%和1.5%的比例称取三水合醋酸钠、十水焦磷酸钠、无水碳酸钠和聚丙烯酰胺，将四种组分均研磨至30目，并混合均匀，然后在77-79℃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88%，容器中留存12%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244kJ/kg，结晶温度为53℃，过冷度为1.2℃。

实施例6

按重量百分比分别为91.5%、4.8%、2.5%和1.2%的比例称取三水合醋酸钠、十水焦磷酸钠、无水碳酸钠和聚丙烯酰胺，将四种组分均研磨至30目，并混合均匀，然后在77-79℃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242kJ/kg，结晶温度为52℃，过冷度为1.4℃。

Claims

1.一种低温相变蓄热材料，其特征是：由三水合醋酸钠、十水焦磷酸钠、无水碳酸钠和聚丙烯酰胺组成，四种组分的重量百分比分别为90%-92%、3%-5%、2%-3%和1%-2%。

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90%-92%、3%-5%、2%-3%和1%-2%的比例取三水合醋酸钠、十水焦磷酸钠、无水碳酸钠和聚丙烯酰胺，将四种组分均研磨至30目-50目，混合均匀，将混合物在74℃-79℃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88%-90%，容器中留存10%-12%的空隙，待胶状液体冷却至室温后密封容器。