CN106753255A - 一种相变温度为‑26～‑28℃的低温相变材料 - Google Patents

一种相变温度为‑26～‑28℃的低温相变材料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及相变储能领域，尤其涉及了一种相变温度为‑26～‑28℃的低温相变材料及其制备方法。包括下述重量比的原料制得：主储能剂90～98份、成核剂1～5份、增稠剂1～5份。所述主储能剂为无机盐‑有机盐‑醇类的水溶液，所述无机盐为氯化物，所述有机盐为有机钠盐。本发明相变材料采用无机—有机多元复合材料，结合了两类相变材料的优点，且稳定性好，原料来源广泛，成本低，无毒无味，安全可靠，制备工艺简单，无机盐、有机盐、醇类的不同配比，可使得相变材料的相变温度在‑26～‑28℃可调，其保冷时间长，循环寿命长，可在食品或药品的冷链运输中推广使用。

Description

一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料
技术领域
本发明涉及相变储能领域，尤其涉及了一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料。
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。
随着人们环保意识的增加，能源的紧张和能源使用过程中环境污染的问题导致人们迫切开发使用新型能源，如太阳能、风能等间歇性清洁能源。并且，我国为了克服电力负荷峰谷差的严重现象，实施了电价政策以鼓励民众和工业使用低谷电力最终达到“移峰填谷”的目的。相变蓄冷材料作为能量的贮存体，能在电力负荷的低谷把能量储存起来，再在电力负荷的高峰缓慢地释放出能量等，在使用间歇性清洁能源和节能方面具有重要意义。
现有技术存在的缺陷：产品运输需要维持在一个极低的温度环境中，但目前使用的相变材料，其相变温度大多为中低温，且无法使温度波动在一个较小的范围内，稳定性较差，单一的无机水合盐相变材料存在普遍过冷和相分离现象，单一的有机类相变材料虽没有过冷和相分离现象，但其相变潜热小。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料及其制备方法。
本发明的技术方案是：
一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料，包括下述重量比的原料制得：主储能剂90～98份、成核剂1～5份、增稠剂1～5份。
所述主储能剂为无机盐-有机盐-醇类的水溶液，所述无机盐为氯化物，所述有机盐为有机钠盐，所述无机盐、有机盐、醇类、水的质量比为15～18:4～6:2～4:72～79。
所述无机盐为氯化铵、氯化钙、氯化钠中的一种或多种，需特别说明的是氯化铵受热易分解，所以当无机盐采用氯化铵时，上诉步骤需在常温下进行搅拌。
所述有机盐为甲酸钠、乙酸钠、苯甲酸钠中的一种或多种。
所述醇类为乙醇、乙二醇、丙三醇中的一种或多种。
所述成核剂为四硼酸钠、硅藻土、氟化钡中的一种或多种。
所述增稠剂为气相法白炭黑、瓜尔胶、黄原胶中的一种或多种。
一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料的制备方法，方法步骤如下：步骤1：主储能剂的制备：将一定重量比的无机盐和有机盐混匀，加入醇类物质，再加入一定质量的去离子水，在常温下搅拌均匀，得到澄清溶液；步骤2：相变材料的制备：于常温～60℃下边搅拌边缓慢加入增稠剂，均匀混合，冷却后得到相变材料。需特别说明的是氯化铵受热易分解，所以当无机盐采用氯化铵时，上诉步骤需在常温下进行搅拌。
作用原理：本发明所述的相变材料包含主储能剂、成核剂和增稠剂。其中，通过主储能剂在固态(或液态)转化为液态(或固态、气态)的过程中吸收或释放大量的潜热起到相变储能或释能的作用；由非均匀成核机理，在无机盐类相变材料中添加成核剂能有效降低其过冷度；在相变材料中加入适当的增稠剂，它们能增强溶液的黏性，使液体中的固体颗粒较均匀地分布在溶液中而不沉积到底部，能有效地改善相变材料的相分离问题。过冷和相分离现象是影响无机盐类相变材料寿命的关键问题，改善这两种现象能增加无机盐类相变材料的热稳定性，从而提高无机盐类相变材料的循环寿命。
本发明与现有技术相比较，具有的优点：
本发明相变材料采用无机—有机多元复合材料，结合了两类相变材料的优点，且稳定性好，原料来源广泛，成本低，无毒无味，安全可靠，制备工艺简单，无机盐、有机盐、醇类的不同配比，可使得相变材料的相变温度在-26～-28℃可调，其保冷时间长，循环寿命长，可在食品或药品的冷链运输中推广使用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
本发明的试剂来源：以下实例所涉及各原料和试剂均为市售通用商品，为国药集团化学试剂有限公司或阿拉丁试剂有限公司生产，所涉及各试验设备和试验方法均属领域常规。
实施例1
一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料，包括下述重量比的原料制得：主储能剂90份、成核剂5份、增稠剂5份。
主储能剂为无机盐为氯化铵、有机盐为乙酸钠、醇类为乙二醇和水的混合溶液。
成核剂为四硼酸钠。
增稠剂为气相法白炭黑。
一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料的制备方法，方法步骤如下：步骤1：主储能剂的制备：将氯化铵、乙酸钠、乙二醇和水按照15:5:2:74的比例配置，在常温下搅拌均匀，得到澄清溶液；步骤2：相变材料的制备：将降温剂、成核剂加入主储能剂中，常温下搅拌均匀后，边搅拌边缓慢加入增稠剂，均匀混合，冷却后得到相变材料。
当无机盐采用氯化铵时，需在常温下进行搅拌。
采用上述制备方法，则
将8.44g氯化铵和2.81g乙酸钠混匀，加入1.13g乙二醇，再加入41.62g去离子水，在常温下搅拌均匀，得到澄清溶液，然后加入3.00g四硼酸钠，于常温下边搅拌边缓慢加入3.00g气相法白炭黑，均匀混合，冷却后得到所述相变材料。
所得相变材料的相变温度为-26.1℃，相变潜热为146.1J/g。
在内尺寸为152×152×78mm，厚为30mm的EPS保温箱中，侧摆的4个120gPE瓶装所述相变材料对25mL无水乙醇模拟液预冷温度为-26～-28℃的保冷时间为820min；循环次数500次时，相变材料的衰变率只为0.604，通过寿命预测，循环寿命可达700次。
实施例2
一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料，包括下述重量比的原料制得：主储能剂97份、成核剂1.5份、增稠剂1.5份。
主储能剂为无机盐为氯化钠、有机盐为乙酸钠、醇类为乙醇和水的混合溶液。
成核剂为硅藻土。
增稠剂为瓜尔胶。
一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料的制备方法，方法步骤如下：步骤1：主储能剂的制备：将氯化钠、乙酸钠、乙醇和水按照17:5:4:72的比例配置，在常温下搅拌均匀，得到澄清溶液；步骤2：相变材料的制备：将降温剂、成核剂加入主储能剂中，常温下搅拌均匀后，于40℃下边搅拌边缓慢加入增稠剂，均匀混合，冷却后得到相变材料。
采用上述制备方法，则
将10.10g氯化钠和2.97g乙酸钠混匀，加入2.37g乙醇，再加入42.76g去离子水，在常温下搅拌均匀，得到澄清溶液，然后加入0.90g硅藻土，于40℃下边搅拌边缓慢加入0.90g瓜尔胶，均匀混合，冷却后得到所述相变材料。
所得相变材料的相变温度为-27.5℃，相变潜热为172.9J/g。
在内尺寸为152×152×78mm，厚为30mm的EPS保温箱中，侧摆的4个120gPE瓶装所述相变材料对25mL无水乙醇模拟液预冷温度为-26～-28℃的保冷时间为930min；循环次数500次时，相变材料的衰变率只为0.393，通过寿命预测，循环寿命可达960次。
实施例3
一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料，包括下述重量比的原料制得：主储能剂94份、成核剂3份、增稠剂1份。
主储能剂为无机盐为氯化钙、有机盐为甲酸钠、醇类为丙三醇和水的混合溶液。
成核剂为氟化钡。
增稠剂为黄原胶。
一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料的制备方法，方法步骤如下：步骤1：主储能剂的制备：将氯化钙、甲酸钠、丙三醇和水按照18:6:3:79的比例配置，在常温下搅拌均匀，得到澄清溶液；步骤2：相变材料的制备：将降温剂、成核剂加入主储能剂中，常温下搅拌均匀后，于60℃下边搅拌边缓慢加入增稠剂，均匀混合，冷却后得到相变材料。
采用上述制备方法，则
将9.58g氯化钙和3.19g甲酸钠混匀，加入1.60g丙三醇，再加入42.03g去离子水，在常温下搅拌均匀，得到澄清溶液，然后加入1.80g氟化钡，于60℃下边搅拌边缓慢加入0.60g黄原胶，均匀混合，冷却后得到所述相变材料。
所得相变材料的相变温度为-27.8℃，相变潜热为180.4J/g。
在内尺寸为152×152×78mm，厚为30mm的EPS保温箱中，侧摆的4个120gPE瓶装所述相变材料对25mL无水乙醇模拟液预冷温度为-26～-28℃的保冷时间为980min；循环次数500次时，相变材料的衰变率只为0.341，通过寿命预测，循环寿命可达1090次。
实施例4
一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料，包括下述重量比的原料制得：主储能剂92份、成核剂2份、增稠剂3份。
主储能剂为无机盐为氯化钙和氯化铵、有机盐为苯甲酸钠、醇类为乙二醇和水的混合溶液。
成核剂为硅藻土。
增稠剂为瓜尔胶。
一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料的制备方法，方法步骤如下：步骤1：主储能剂的制备：将氯化钙和氯化铵总量、苯甲酸钠、乙二醇和水按照的16.5:4:3:75.5比例配置，在常温下搅拌均匀，得到澄清溶液；步骤2：相变材料的制备：将降温剂、成核剂加入主储能剂中，常温下搅拌均匀后，边搅拌边缓慢加入增稠剂，均匀混合，冷却后得到相变材料。
当无机盐含有氯化铵时，需在常温下进行搅拌。
采用上述制备方法，则
将6.80g氯化钙、2.40g氯化铵和2.23g苯甲酸钠混匀，加入1.67g乙二醇，再加入42.10g去离子水，在常温下搅拌均匀，得到澄清溶液，然后加入1.20g硅藻土，于常温下边搅拌边缓慢加入1.80g瓜尔胶，均匀混合，冷却后得到所述相变材料。
所得相变材料的相变温度为-26.6℃，相变潜热为157.2J/g。
在内尺寸为152×152×78mm，厚为30mm的EPS保温箱中，侧摆的4个120gPE瓶装所述相变材料对25mL无水乙醇模拟液预冷温度为-26～-28℃的保冷时间为870min；循环次数500次时，相变材料的衰变率只为0.512，通过寿命预测，循环寿命可达820次。
实施例5
一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料，包括下述重量比的原料制得：主储能剂98份、成核剂1份、增稠剂1份。
主储能剂为无机盐为氯化钠和氯化铵、有机盐为乙酸钠、醇类为乙醇和水的混合溶液。
成核剂为四硼酸钠。
增稠剂为黄原胶。
一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料的制备方法，方法步骤如下：步骤1：主储能剂的制备：将氯化钠和氯化铵总量、乙酸钠、乙醇和水按照15:4:2:77的比例配置，在常温下搅拌均匀，得到澄清溶液；步骤2：相变材料的制备：将降温剂、成核剂加入主储能剂中，常温下搅拌均匀后，边搅拌边缓慢加入增稠剂，均匀混合，冷却后得到相变材料。
当无机盐含有氯化铵时，需在常温下进行搅拌。
采用上述制备方法，则
将7.00g氯化钠、2.00g氯化铵和2.40g乙酸钠混匀，加入1.20g乙醇，再加入46.20g去离子水，在常温下搅拌均匀，得到澄清溶液，然后加入0.60g四硼酸钠，于常温下边搅拌边缓慢加入0.60g黄原胶，均匀混合，冷却后得到所述相变材料。
所得相变材料的相变温度为-27.0℃，相变潜热为164.7J/g。
在内尺寸为152×152×78mm，厚为30mm的EPS保温箱中，侧摆的4个120gPE瓶装所述相变材料对25mL无水乙醇模拟液预冷温度为-26～-28℃的保冷时间为890min；循环次数500次时，相变材料的衰变率只为0.486，通过寿命预测，循环寿命可达900次。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料，其特征在于：包括下述重量比的原料制得：主储能剂90～98份、成核剂1～5份、增稠剂1～5份。
2.根据权利要求1所述的一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料，其特征在于：所述主储能剂为无机盐-有机盐-醇类的水溶液，所述无机盐为氯化物，所述有机盐为有机钠盐，所述无机盐、有机盐、醇类、水的质量比为15～18:4～6:2～4:72～79。
3.根据权利要求2所述的一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料，其特征在于：所述无机盐为氯化铵、氯化钙、氯化钠中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料，其特征在于：所述有机盐为甲酸钠、乙酸钠、苯甲酸钠中的一种或多种。
5.根据权利要求2所述的一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料，其特征在于：所述醇类为乙醇、乙二醇、丙三醇中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料，其特征在于：所述成核剂为四硼酸钠、硅藻土、氟化钡中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料，其特征在于：所述增稠剂为气相法白炭黑、瓜尔胶、黄原胶中的一种或多种。
8.如权利要求1所述的一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料的制备方法，其特征在于：方法步骤如下：步骤1：主储能剂的制备：将一定重量比的无机盐和有机盐混匀，加入醇类物质，再加入一定质量的去离子水，在常温下搅拌均匀，得到澄清溶液；步骤2：相变材料的制备：于常温～60℃下边搅拌边缓慢加入增稠剂，均匀混合，冷却后得到相变材料。
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