CN104479634A - 一种低温相变储能材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温相变储能材料，其中，包括十水硫酸钠相变基体复合材料以及添加剂，所述添加剂为金属粉体或无机材料粉体。本发明通过添加粉体材料，十水硫酸钠相变储能复合材料在结晶过程中可全部结晶，无分层现象，同时其过冷度很小，相变潜热值在相变循环3000次后仍大于200KJ/kg，大大提高了十水硫酸钠相变储能复合材料在实际应用中的使用效能。

Description

一种低温相变储能材料
技术领域
本发明涉及储能材料技术领域，具体涉及一种低温相变储能材料。
背景技术
相变储能材料是近年来国内外在能源利用和材料科学方面开发研究的热点之一。相变储能又称为潜热式储能，其原理是利用相变材料发生相态的变化时吸收/释放能量而进行储/放热。相变储能材料很大程度上解决了能量在时间和空间上的不匹配问题，以十水硫酸钠为例，其作为一种常温相变储能材料，其相变温度理论值为32.8摄氏度，其在温度高于其相变温度时融化吸收，而在低于此温度时结晶放热，且其理论放热值为249KJ/kg，在温室大棚、室温改善等方面得到大量的利用。
同时，以十水硫酸钠作为相变基体储能复合材料存在着自身的缺点。其一，其存在过冷度，过冷度使其低于相变温度时不结晶，这在很大程度上影响十水硫酸钠调温作用。其二，其存在相分层问题，十水硫酸钠融化时，仅其少量成为十水硫酸钠饱和溶液，其余硫酸钠沉到底部，同时，在结晶过程中，饱和十水硫酸钠不能全部结晶，一部分十水硫酸钠结晶，将整体分为上中下三层，中间层为十水硫酸钠结晶体。由于十水硫酸钠存在这两大问题，大大影响其使用效率，阻止了该材料的推广应用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种低温相变储能材料，通过添加粉体材料，十水硫酸钠相变储能复合材料在结晶过程中可全部结晶，无分层现象，同时其过冷度很小。
为了达到上述的发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种低温相变储能材料，其中，包括十水硫酸钠相变基体复合材料以及添加剂，所述添加剂为金属粉体或无机材料粉体。
优选地，通过在十水硫酸钠中添加十水碳酸钠、六水氯化钙、十二水磷酸氢二钠中的一种或几种，形成所述相变基体复合材料。
优选地，所述相变基体复合材料中，所述十水硫酸钠的质量百分比为80％以上。
优选地，在所述低温相变储能材料中，所述添加剂的质量百分比为0.1％～10％。
优选地，所述金属粉体为银粉、铜粉、铜合金粉、铝粉、铝合金粉和铁粉中的一种或几种。
优选地，所述金属粉体的粒径为0.01～1000μm。
优选地，所述无机材料粉体为碳粉、氧化铝粉、碳化硅粉、氧化硅粉和氮化硅粉中的一种或几种。
优选地，所述无机材料粉体的粒径为0.01～1000μm。
优选地，所述相变储能材料的相变温度为20～40℃。
本发明的效果是：通过添加粉体材料，十水硫酸钠相变储能复合材料在结晶过程中可全部结晶，无分层现象，同时其过冷度很小，相变潜热值在相变循环3000次后仍大于200KJ/kg，大大提高了十水硫酸钠相变储能复合材料在实际应用中的使用效能。
具体实施方式
如前所述，本发明的目的是为了解决十水硫酸钠相变储能材料在相变过程中不能完全结晶以及存在相分层的问题，提供了一种低温相变储能材料，其中，包括十水硫酸钠相变基体复合材料以及添加剂，所述添加剂为金属粉体或无机材料粉体。通过添加粉体材料，十水硫酸钠相变储能复合材料在结晶过程中可全部结晶，无分层现象，同时其过冷度很小，其相变温度为20～40℃。
作为一个优选的方案，通过在添加十水碳酸钠、六水氯化钙、十二水磷酸氢二钠中的一种或几种，形成所述相变基体复合材料。进一步地，所述相变基体复合材料，所述十水硫酸钠的质量百分比为80％以上。
优选地，在所述低温相变储能材料中，所述添加剂的质量百分比为0.1％～10％。其中，当添加剂使用金属粉体时，其可以选自银粉、铜粉、铜合金粉、铝粉、铝合金粉和铁粉中的一种或几种，金属粉体的粒径可以选择为0.01～1000μm。当添加剂使用无机材料粉体时，其可以选自碳粉、氧化铝粉、碳化硅粉、氧化硅粉和氮化硅粉中的一种或几种，无机材料粉体的粒径可以选择为0.01～1000μm。
下面将结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
实施例1
将碳化硅粉添加到十水硫酸钠相变基体中搅拌混合均匀，获得低温相变储能材料。其中，碳化硅粉的质量百分含量为5％，其平均粒径为0.01μm。取制得的低温相变储能材料进行相变循环测试，在高低温控制器内控制相变温度5℃～40℃之间循环，2小时一个周期，相变循环3000次后，其相变过程仍可全部结晶，无分层现象，相变潜热值大于255KJ/kg。
根据上述实例，添加碳化硅粉的十水硫酸钠相变储能材料解决了相分层及过冷度这两大问题，提高了十水硫酸钠的使用效能，同时也可解决了能量在时间与空间上的不匹配问题，可将其应用于温室大棚或室温调节等领域。
实施例2
将铜粉添加到十水硫酸钠相变基体中搅拌混合均匀，获得低温相变储能材料。其中，铜粉的质量百分含量为2％，其平均粒径为50μm。取制得的低温相变储能材料进行相变循环测试，在高低温控制器内控制相变温度5℃～40℃之间循环，2小时一个周期，相变循环3000次后，，其相变过程仍可全部结晶，无分层现象，相变潜热值大于258KJ/kg。
根据上述实例，添加铜粉的十水硫酸钠相变储能材料解决了相分层及过冷度这两大问题，提高了十水硫酸钠的使用效能，同时也可解决了能量在时间与空间上的不匹配问题，可将其应用于温室大棚或室温调节等领域。
实施例3
按质量比为20:1:1:1取十水硫酸钠、十水碳酸钠、六水氯化钙和十二水磷酸氢二钠混合形成复合材料。将银粉添加到该复合材料中搅拌混合均匀，获得低温相变储能材料。其中，银粉的质量百分含量为1％，其平均粒径为100μm。取制得的低温相变储能材料进行相变循环测试，在高低温控制器内控制相变温度5℃～40℃之间循环，2小时一个周期，相变循环3000次后，其相变过程仍可全部结晶，无分层现象，相变潜热值大于250KJ/kg。
根据上述实例，添加银粉的十水硫酸钠相变储能材料解决了相分层及过冷度这两大问题，提高了十水硫酸钠的使用效能，同时也可解决了能量在时间与空间上的不匹配问题，可将其应用于温室大棚或室温调节等领域。
实施例4
按质量比为20:1取十水硫酸钠和十水碳酸钠混合形成复合材料。将碳粉添加到该复合材料中搅拌混合均匀，获得低温相变储能材料。其中，碳粉的质量百分含量为10％，其平均粒径为200μm。取制得的低温相变储能材料进行相变循环测试，在高低温控制器内控制相变温度5℃～40℃之间循环，2小时一个周期，相变循环3000次后，其相变过程仍可全部结晶，无分层现象，相变潜热值大于260KJ/kg。
根据上述实例，添加碳粉的十水硫酸钠相变储能复合材料解决了相分层及过冷度这两大问题，提高了十水硫酸钠的使用效能，同时也可解决了能量在时间与空间上的不匹配问题，可将其应用于温室大棚或室温调节等领域。
实施例5
按质量比为20:1:1取十水硫酸钠、十水碳酸钠和六水氯化钙混合形成复合材料。将二氧化硅粉和碳粉(质量比1:1，在其他实施例中，两者可按任意比例混合)添加到该复合材料中搅拌混合均匀，获得低温相变储能材料。其中，二氧化硅粉和碳粉总和的质量百分含量为8％，其平均粒径为1000μm。取制得的低温相变储能材料进行相变循环测试，在高低温控制器内控制相变温度5℃～40℃之间循环，2小时一个周期，相变循环3000次后，其相变过程仍可全部结晶，无分层现象，相变潜热值大于280KJ/kg。
实施例6
按质量比为20:1:1取十水硫酸钠、十水碳酸钠和六水氯化钙混合形成复合材料。将铝粉和铁粉(质量比1:1，在其他实施例中，两者可按任意比例混合)添加到该复合材料中搅拌混合均匀，获得低温相变储能材料。其中，铝粉和铁粉总和的质量百分含量为0.01％，其平均粒径为10000μm。取制得的低温相变储能材料进行相变循环测试，在高低温控制器内控制相变温度5℃～40℃之间循环，2小时一个周期，相变循环3000次后，其相变过程仍可全部结晶，无分层现象，相变潜热值大于250KJ/kg。
根据上述实例，添加铝粉和铁粉的十水硫酸钠相变储能复合材料解决了相分层及过冷度这两大问题，提高了十水硫酸钠的使用效能，同时也可解决了能量在时间与空间上的不匹配问题，可将其应用于温室大棚或室温调节等领域。
综上所述，本发明通过添加粉体材料，使得十水硫酸钠相变储能复合材料在结晶过程中可全部结晶，无分层现象，同时其过冷度很小，相变潜热值在相变循环3000次后仍大于200KJ/kg，大大提高了十水硫酸钠相变储能复合材料在实际应用中的使用效能。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种低温相变储能材料，其特征在于，包括十水硫酸钠相变基体复合材料以及添加剂，所述添加剂为金属粉体或无机材料粉体。
2.根据权利要求1所述的低温相变储能材料，其特征在于，通过在十水硫酸钠中添加十水碳酸钠、六水氯化钙、十二水磷酸氢二钠中的一种或几种，形成所述相变基体复合材料。
3.根据权利要求2所述的低温相变储能材料，其特征在于，所述相变基体复合材料中，所述十水硫酸钠的质量百分比为80％以上。
4.根据权利要求1-3任一所述的低温相变储能材料，其特征在于，在所述低温相变储能材料中，所述添加剂的质量百分比为0.1％～10％。
5.根据权利要求4所述的低温相变储能材料，其特征在于，所述金属粉体为银粉、铜粉、铜合金粉、铝粉、铝合金粉和铁粉中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的低温相变储能材料，其特征在于，所述金属粉体的粒径为0.01～1000μm。
7.根据权利要求4所述的低温相变储能材料，其特征在于，所述无机材料粉体为碳粉、氧化铝粉、碳化硅粉、氧化硅粉和氮化硅粉中的一种或几种。
8.根据权利要求7所述的低温相变储能材料，其特征在于，所述无机材料粉体的粒径为0.01～1000μm。
9.根据权利要求4所述的低温相变储能材料，其特征在于，所述相变储能材料的相变温度为20～40℃。
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