CN103482909A - 一种高温无机纳米相变储能水泥乳浆及配制方法 - Google Patents

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李荣明
骆相全
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Abstract

本发明一种高温无机纳米相变储能水泥乳浆及配制方法，属于建筑低碳节能技术领域，是由磷酸二氢铝作壁材，以纳米级7水硫酸钴CoSO4·7H2O作芯材，以壁材包封芯材并与水泥加水调制加工成水泥乳浆，用于烘房水泥墙壁和地板的储能保温。

Description

一种高温无机纳米相变储能水泥乳浆及配制方法
技术领域
本发明属于建筑低碳节能技术领域,具体地说是一种高温相变纳米储能水泥乳浆及其制备方法。
背景技术
自然环境中每天产生大量的热量，如：太阳能、动物体散发热、燃烧热、摩擦热、物体运转热等。相变储能材料是在其本身发生相变的过程中，吸收这些热量的物质，并在需要时向环境释放，而达到控制周围环境温度和节能的目的。按其化学组成可以分为：有机相变储能材料、混合相变储能材料和无机相变储能材料。有机相变储能材料具有化学稳定性好、相变温度适中、无相分离等优点，然而,有机相变储能材料导热系数较低,致使其在储能系统的应用中传热性能差,从而降低了系统的效能；混合相变储能材料具有在一定范围内可调的优点，但容易老化，经过几次循环后就失去储能效果；无机相变储能材料具有使用范围广、导热系数大、融解热较大、贮热密度大、相变体积变化小、毒性小、价格便宜等优点，深得人们青睐，因此这类无机储能材料的制备和应用在专利申请方面越来越多，如：《一种无机盐/陶瓷基高温相变储能材料的制备工艺》，申请号200510120619.7；《一种无机相变储能材料》，申请号201210037753；《一种无机盐/陶瓷基高温相变储能材料的制备工艺》，申请号CN200810065301.7；《一种高性能中温无机相变储能材料及其制备方法》，申请号201210557115等等。无机相变储能材料通常存在过冷、非均匀融解和相分离等现象，致使应该储能时不储能，应该释放能时不释放能，系统中出现明显分层，相变焓大大衰减。为了解决上述问题，发明人提出各种方案，如《一种储热介质及其用途》，申请号200610104583.8，提出硝酸镁，氯化镁和水组成共晶的盐水化合物；《一种无机相变储能材料》，申请号201210037753.0，采用在无机盐水合物中加入成核剂和分散剂；《一种无机水合盐相变储能材料的制备方法》，申请号200810065301.7，采用在无机盐水合物中加防过冷剂四硼酸钠，这些方法虽然有一些效果，但也只局限于某些体系，在相变储能材料选择和使用存在一定的局限，本发明发明人研究发现，将无机盐水合物相变储能材料分散到纳米级微粒，包裹成纳米微胶囊，能很好地解决相变储能材料的过冷和相分离问题，发明人根据这一发现和构思开发出一系列纳米无机相变储能材料，本发明就是开发的这种无机相变储能材料之一。
发明内容
本发明的目的在于将无机盐水合物相变储能材料分散到纳米级微粒，并包裹在纳米微胶囊中，克服相变储能材料的过冷和相分离问题，开发出一系列与现有技术不同的无机相变储能材料，满足不同保温，隔热，储能，调温对象对不同无机相变材料性能的要求。
本发明一种高温相变纳米储能水泥乳浆，是由磷酸二氢铝作壁材，以纳米级7水硫酸钴CoSO4·7H2O作芯材，以壁材包封芯材并与水泥加水调制加工成的一种水泥乳浆，其配方和重量配比为：7水硫酸钴CoSO4·7H2O 10kg;磷酸二氢铝Al(H2PO4) 18-20kg;400或500号水泥 10-12kg；聚乙烯醇水液（10%W/W）5kg；水  5-10kg（注：溶解7水硫酸钴CoSO4·7H2O的水除外）。
本发明一种高温相变纳米储能水泥乳浆的配制方法，是按下列步骤加工：
（1）称取7水硫酸钴CoSO4·7H2O,按每60kg7水硫酸钴CoSO4·7H2O加水100kg,加热60-70℃使全部溶解，加入二倍体积的无水乙醇，析出纳米7水硫酸钴CoSO4·7H2O，离心分离，得纳米7水硫酸钴CoSO4·7H2O材料，离心液回收乙醇；
（2）按配比称取磷酸二氢铝，其重量的1/5加水稀释，将步骤（1）加入纳米级7水硫酸钴CoSO4·7H2O加入，调匀，得纳米无机相变储能材料基料；
（3）将10%W/W聚乙烯醇水液加入到步骤（2）基料中，混匀；
（4）将余下的水加入到步骤（3），搅匀；
（5）按比例将500号水泥加入到步骤（4），搅匀。
上述步骤（1）离心分离液回收乙醇。   
上述水泥标号可根据实际要求调高或调低。
本发明产品特别适合现配现用。
本发明产品特别适宜墙壁和水泥板的储能保温，由于7水硫酸钴CoSO4·7H2O的熔点高，相变温度高，特别适合于烘房和烤烟房等高温房间墙壁和地板使用，又Al(H2PO4)3对红外线的吸收和无机相变储能材料对热量的吸收，使涂有本水泥乳浆的墙壁和地板的房间起到保温隔热，储能的效果。    
发明效果：
1.本发明产品相变温度96.8℃，储热密度160-500J/g，无毒，无腐蚀，特别适合于住房保温，隔热，储能，调温。
2.本发明产品工艺简单，成本低质量易控，稳定。
3.反复使用无相分离。
4.本发明通过快速反应，将无机盐水合物迅速分散成纳米级微粒，并被磷酸铝包裹，无机盐结晶水不易散失，微粒分子运动受到约束，有效控制了过冷和相分离的现象，是一种很好的相变储能材料。
5.本发明是纳米相变储能材料与涂料的完美结合，具有广泛的用途。
具体实施方式
实施例1
 （1）称取7水硫酸钴CoSO4·7H2O 10kg,加水17kg,加热60-70℃,使7水硫酸钴CoSO4·7H2O全部溶解，加入34kg无水乙醇，析出纳米7水硫酸钴CoSO4·7H2O，离心分离，得纳米7水硫酸钴CoSO4·7H2O材料，离心液回收乙醇；
（2）按配比称取磷酸二氢铝18kg，加3.6kg水稀释，加入步骤（1）加入纳米级7水硫酸钴CoSO4·7H2O，调匀；
（3）将5kg10%W/W聚乙烯醇水液加入到步骤（2），混匀；
（4）将余下的1.4kg水加入到步骤（3），搅匀；
（5）将10kg500号水泥加入到步骤（4），搅匀。
实施例2
 （1）称取7水硫酸钴CoSO4·7H2O 10kg,加水17kg,加热60-70℃,使7水硫酸钴CoSO4·7H2O全部溶解，加入34k无水乙醇，析出纳米7水硫酸钴CoSO4·7H2O，离心分离，得纳米7水硫酸钴CoSO4·7H2O材料，离心液回收乙醇；
（2）按配比称取磷酸二氢铝20kg，加4kg水稀释，加入步骤（1）加入纳米级7水硫酸钴CoSO4·7H2O，调匀；
（3）将5kg10%W/W聚乙烯醇水液加入到步骤（2），混匀；
（4）将余下的6kg水加入到步骤（3），搅匀；
（5）将12kg500号水泥加入到步骤（4），搅匀。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种高温无机纳米相变储能水泥乳浆，其特征是由磷酸二氢铝作壁材，以纳米级7水硫酸钴CoSO4·7H2O作芯材，以壁材包封芯材并与水泥加水调制加工成的一种水泥乳浆，其配方和重量配比为：7水硫酸钴CoSO4·7H2O 10kg;磷酸二氢铝Al(H2PO4) 18-20kg; 400或500号水泥 10-12kg；聚乙烯醇水液10%W/W5kg，水  5-10kg，不包括溶解7水硫酸钴CoSO4·7H2O的水。
2.按照权利要求1所述的一种高温无机纳米相变储能水泥乳浆的配制方法，其特征是依次按下列步骤配制：
（1）称取7水硫酸钴CoSO4·7H2O,按每60kg7水硫酸钴CoSO4·7H2O加水100kg,加热60-70℃使全部溶解，加入二倍体积的无水乙醇，析出纳米7水硫酸钴CoSO4·7H2O，离心分离，得纳米7水硫酸钴CoSO4·7H2O材料，离心液回收乙醇；
（2）按配比称取磷酸二氢铝，其重量的1/5加水稀释，将步骤（1）加入纳米级7水硫酸钴CoSO4·7H2O加入，调匀，得纳米无机相变储能材料基料；
（3）将10%W/W聚乙烯醇水液加入到步骤（2）基料中，混匀；
（4）将余下的水加入到步骤（3），搅匀；
（5）按比例将400或500号水泥加入到步骤（4），搅匀。
3.根据权利要求1或2所述一种高温无机纳米相变储能水泥乳浆的配制方法，其特征是其特征是步骤（1）离心分离液回收乙醇。
4.根据权利要求1或2所述的一种高温无机纳米相变储能水泥乳浆及其配制方法，其特征是水泥标号可根据实际要求调高或调低。
5.根据权利要求1所述的一种高温无机纳米相变储能水泥乳浆，其特征是用纳米级7水硫酸亚铁代替7水硫酸钴作芯材。
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