CN106756418A - 高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金及其制备方法 - Google Patents

高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金及其制备方法，所述高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金中包含以下重量百分含量的各组分：15.6%~16.8%的Sn，11.9%~13.3%的In，17.8%~19.3%的Pb，6.9%~8.2%的Cd，42.5%~45.3%的Bi，0.3%~0.9%的镀石墨烯的铜粉。其制备方法包括以下步骤：抽真空步骤、加压通电熔炼步骤与水浴加热夹料步骤。本发明获得低熔点合金材料，其液相热导率达到58W/mK以上，比液态合金相变材料提高了2倍以上，更是远高于传统的相变材料。

Description

高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金及其制备方法
技术领域
本发明属于容器相关的相变储能材料领域，本发明公开了一种高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金，本发明还公开了一种高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金的制备方法。
背景技术
我国人均资源不足，生态环境薄弱，可持续发展已是当今社会发展的一大主题，要达到这种发展模式，开发和利用环保的新能源技术是最有效的解决办法。而相变储能材料是环保新能源技术的研究热点之一，在一定的条件下，可提高能源利用率，减少能源的浪费，达到环保的目的。
目前市场上主要使用的相变储能材料包括无机水合盐相变材料和有机储能材料。通过不同的配方调节其相变温度，可以应对不同的吸热/供热需求。但是，这两类传统的相变储能材料都有明显的缺点：热传导率过低：无机水合盐的热导率一般都低于1W/mK，而有机相变材料的热导率更是不高于0.3W/mK。过低的热导率将会显著的降低该相变储能材料的使用效率，对结构设计提出了更高的要求，这样对于某些对于体积要求较高的场合，这些传统相变储能材料的使用受到较多的限制。
相比较传统的相变储能材料，就热导率和相变潜能上，液态合金就具有明显的优势。一般的，液态合金的热导率达到20W/mK以上，大约是传统相变储能材料的20倍以上，单位体积的相变潜热值达到300～500J/cm3，同时液态金属还具有其他多种优点，这使得液态金属在近几年来，得到越来越多储能材料科学家及学者关注。
将具有高热导性能的材料进行复合设计，是进一步提高基体材料热导率的重要途径。石墨烯是一种具有极高导电性和极高导热性等优异性能的特种材料，尤其是导热系数高达5000W/mK，这让石墨烯成为一种用于优化体系热导率的添加剂。但是，将石墨烯直接与液态合金复合处理时，由于两者密度差异极大，对于制备工艺提出了极高的要求。
发明内容
本发明的目的之一是克服现有技术中存在的不足，提供一种高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金。
本发明的另一目的是提供一种高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金的制备方法。
按照本发明提供的技术方案，所述高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金中包含以下重量百分含量的各组分：15.6％～16.8％的Sn，11.9％～13.3％的In，17.8％～19.3％的Pb，6.9％～8.2％的Cd，42.5％～45.3％的Bi，0.3％～0.9％的镀石墨烯的铜粉。
所述镀石墨烯的铜粉的颗粒直径为15～2000纳米。
一种高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金的制备方法包括以下步骤：
a、将Sn、In、Pb、Cd与Bi放入真空感应熔炼炉的坩埚内，关闭炉门，对真空感应熔炼炉进行抽真空处理，使炉内压强低于5×10-3Pa；
b、然后向真空感应熔炼炉内加入惰性气体作为保护气体，加压至0.5～0.6个大气压，开始通电熔炼，熔炼温度控制在400～430℃，使坩埚内内的待熔物料完全熔化，立刻关闭加热电源；
c、熔炼完毕后，降温至室温状态，然后从炉中取出熔炼获得的合金半成品，将合金半成品通过水浴加热至65～80℃，使合金半成品再次熔化，并加入预备好的镀有石墨烯的铜粉，并用玻璃棒搅拌均匀，同时水浴自然冷却，直至冷却凝固，即可得到高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金。
本发明获得低熔点合金材料，其熔化温度在38到49度之间，符合当前很多民用快冷或保温容器的储能和加热需求；该相变合金的凝固和熔化相变过程中的潜热达到50J/g以上，单位体积储能密度达到300J/cm3以上，可以随着环境温度变化吸收或释放能量；本发明低熔点合金的液相热导率达到58W/mK以上，比液态合金相变材料提高了2倍以上，更是远高于传统的相变材料。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
准备制备高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金的物料，在该物料中包含以下重量百分含量的各组分：16.6％的Sn，12.4％的In，18.7％的Pb，6.9％的Cd，45.1％的Bi，0.3％的镀石墨烯的铜粉，镀石墨烯的铜粉的颗粒平均尺寸约为25纳米。
准备好上述物料后，将Sn、In、Pb、Cd与Bi放入真空感应熔炼炉的坩埚内，关闭炉门，对真空感应熔炼炉进行抽真空处理，使炉内压强低于5×10-3Pa；
然后向真空感应熔炼炉内加入氮气作为保护气体，加压至0.5个大气压，开始通电熔炼，熔炼温度控制在420℃，使坩埚内内的待熔物料完全熔化，立刻关闭加热电源；
熔炼完毕后，降温至室温状态，然后从炉中取出熔炼获得的合金半成品，将合金半成品通过水浴加热至75℃，使合金半成品再次熔化，并加入预备好的镀有石墨烯的铜粉，并用玻璃棒搅拌均匀，同时水浴自然冷却，直至冷却凝固，即可得到高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金。
实施例1得到的高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金的各项性能见表1。
实施例2
准备制备高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金的物料，在该物料中包含以下重量百分含量的各组分：15.7％的Sn，13.1％的In，17.8％的Pb，7.6％的Cd，45.3％的Bi，0.5％的镀石墨烯的铜粉，镀石墨烯的铜粉的颗粒平均尺寸约为80纳米。
准备好上述物料后，将Sn、In、Pb、Cd与Bi放入真空感应熔炼炉的坩埚内，关闭炉门，对真空感应熔炼炉进行抽真空处理，使炉内压强低于5×10-3Pa；
然后向真空感应熔炼炉内加入氩气作为保护气体，加压至0.6个大气压，开始通电熔炼，熔炼温度控制在410℃，使坩埚内内的待熔物料完全熔化，立刻关闭加热电源；
熔炼完毕后，降温至室温状态，然后从炉中取出熔炼获得的合金半成品，将合金半成品通过水浴加热至70℃，使合金半成品再次熔化，并加入预备好的镀有石墨烯的铜粉，并用玻璃棒搅拌均匀，同时水浴自然冷却，直至冷却凝固，即可得到高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金。
实施例2得到的高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金的各项性能见表1。
实施例3
准备制备高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金的物料，在该物料中包含以下重量百分含量的各组分：16.8％的Sn，13.3％的In，19.3％的Pb，7.4％的Cd，42.5％的Bi，0.7％的镀石墨烯的铜粉，镀石墨烯的铜粉的颗粒平均尺寸约为120纳米。
准备好上述物料后，将Sn、In、Pb、Cd与Bi放入真空感应熔炼炉的坩埚内，关闭炉门，对真空感应熔炼炉进行抽真空处理，使炉内压强低于5×10-3Pa；
然后向真空感应熔炼炉内加入氮气作为保护气体，加压至0.6个大气压，开始通电熔炼，熔炼温度控制在400℃，使坩埚内内的待熔物料完全熔化，立刻关闭加热电源；
熔炼完毕后，降温至室温状态，然后从炉中取出熔炼获得的合金半成品，将合金半成品通过水浴加热至65℃，使合金半成品再次熔化，并加入预备好的镀有石墨烯的铜粉，并用玻璃棒搅拌均匀，同时水浴自然冷却，直至冷却凝固，即可得到高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金。
实施例3得到的高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金的各项性能见表1。
实施例4
准备制备高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金的物料，在该物料中包含以下重量百分含量的各组分：15.6％的Sn，11.9％的In，18.6％的Pb，8.2％的Cd，44.8％的Bi，0.9％的镀石墨烯的铜粉，镀石墨烯的铜粉的颗粒平均尺寸约为268纳米。
准备好上述物料后，将Sn、In、Pb、Cd与Bi放入真空感应熔炼炉的坩埚内，关闭炉门，对真空感应熔炼炉进行抽真空处理，使炉内压强低于5×10-3Pa；
然后向真空感应熔炼炉内加入氮气作为保护气体，加压至0.6个大气压，开始通电熔炼，熔炼温度控制在430℃，使坩埚内内的待熔物料完全熔化，立刻关闭加热电源；
熔炼完毕后，降温至室温状态，然后从炉中取出熔炼获得的合金半成品，将合金半成品通过水浴加热至80℃，使合金半成品再次熔化，并加入预备好的镀有石墨烯的铜粉，并用玻璃棒搅拌均匀，同时水浴自然冷却，直至冷却凝固，即可得到高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金。
实施例4得到的高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金的各项性能见表1。
表1
从表1的数据可以看到，本发明通过掺杂石墨烯铜粉之后获得的低熔点合金相变材料，其能量密度几乎没有发生变化，但是热传导率获得极大的提升，达到59.3W/mK以上，比纯合金的21.7W/mK提高了2倍以上，具有极高的应用潜力。

Claims (4)

1.一种高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金，其特征在于该合金中包含以下重量百分含量的各组分：15.6%~16.8%的Sn，11.9%~13.3%的In，17.8%~19.3%的Pb，6.9%~8.2%的Cd，42.5%~45.3%的Bi，0.3%~0.9%的镀石墨烯的铜粉。
2.如权利要求1所述的高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金，其特征是：所述镀石墨烯的铜粉的颗粒直径为15~2000纳米。
3.一种高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤：
a、将Sn、In、Pb、Cd与Bi放入真空感应熔炼炉的坩埚内，关闭炉门，对真空感应熔炼炉进行抽真空处理，使炉内压强低于5×10-3Pa；
b、然后向真空感应熔炼炉内加入惰性气体作为保护气体，加压至0.5~0.6个大气压，开始通电熔炼，熔炼温度控制在400~430℃，使坩埚内内的待熔物料完全熔化，立刻关闭加热电源；
c、熔炼完毕后，降温至室温状态，然后从炉中取出熔炼获得的合金半成品，将合金半成品通过水浴加热至65~80℃，使合金半成品再次熔化，并加入预备好的镀有石墨烯的铜粉，并用玻璃棒搅拌均匀，同时水浴自然冷却，直至冷却凝固，即可得到高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金。
4.如权利要求3所述的高储能密度高导热率的相变储能低熔点合金的制备方法，其特征是：所述惰性气体为氮气或者氩气。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111534282A (zh) * 2019-12-16 2020-08-14 有研工程技术研究院有限公司 一种低熔点高体积潜热的相变储热材料及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ279693A3 (en) * 1993-12-17 1995-08-16 Roman Smid Low-melting alloy for producing investment patterns and moulds
JP2529257B2 (ja) * 1987-04-22 1996-08-28 住友電気工業株式会社 ヒユ−ズ用導体
CN106282734A (zh) * 2016-08-26 2017-01-04 杭州龙灿液态金属科技有限公司 具有高热导率的低熔点相变储能合金、制备工艺及应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2529257B2 (ja) * 1987-04-22 1996-08-28 住友電気工業株式会社 ヒユ−ズ用導体
CZ279693A3 (en) * 1993-12-17 1995-08-16 Roman Smid Low-melting alloy for producing investment patterns and moulds
CN106282734A (zh) * 2016-08-26 2017-01-04 杭州龙灿液态金属科技有限公司 具有高热导率的低熔点相变储能合金、制备工艺及应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
余铁铭: "Sn-Bi-Zn-Cu-Pb多元合金中温相变储能性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111534282A (zh) * 2019-12-16 2020-08-14 有研工程技术研究院有限公司 一种低熔点高体积潜热的相变储热材料及其制备方法和应用

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