CN108084972A - 低温水合盐相变蓄热介质及其制备和应用 - Google Patents

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    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
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    • C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials
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Abstract

一种低温水合盐相变蓄热介质及其制备和应用，其组分及质量百分比含量为：八水氢氧化钡98％、氟化钙1％、明胶1％。本发明通过通过将原料配比后密封混合并加热得到混合熔融盐，经密闭冷却后得到相变蓄热介质；该相变蓄热介质的用途是用于太阳能热发电的蓄热系统或工业余热回收的蓄热系统或家庭蓄热装置。本发明的相变蓄热介质，蓄热能力较好，化学稳定性良好，价格低廉，能够满足规模化蓄热的需求。

Description

低温水合盐相变蓄热介质及其制备和应用
技术领域
本发明涉及的是一种相变蓄热材料领域的技术，具体涉及一种基于低温水合盐相变蓄热介质及其制备和应用。
背景技术
目前固液相变蓄热是发展良好的一种蓄热方式，按照相变材料发生相变温度高低可分为低温，中温、高温相变蓄热。实际应用中要充分考虑工作实际环境选择合理的蓄热方式，同时要考虑材料的稳定性，腐蚀性，黏度等因素。
无机相变储热材料每单位质量通常有较高的熔化热，价格比较低廉但是它们经常会产生过冷和相分离的问题，而且会出现热分解的情况，这大大减弱了无机相变储热材料的适用性。无机相变储热材料中水合盐是最有发展前景的材料，尤其是在低温热储存中有着非常重要的作用。
发明内容
本发明针对现有无机水合盐成核性比较差、加入成核剂价格较高且存在严重的腐蚀性等缺陷，提出一种低温水合盐相变蓄热介质及其制备和应用，制备方便，蓄热能力好，能有效解决过冷度和相分离等问题，并且价格低廉，具有很强的成本优势。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种低温水合盐相变蓄热介质，其组分及质量百分比含量为：八水氢氧化钡98％、氟化钙1％、明胶1％。
本发明涉及上述相变蓄热介质的制备方法，通过将原料配比后密封混合并加热得到混合熔融盐，经密闭冷却后得到相变蓄热介质。
所述的加热是指：从70℃加热到85℃后保温，其作用在于使得八水氢氧化钡充分融化而不会过多失水。
本发明涉及上述相变蓄热介质的应用，将其用于建筑材料的中低温相变蓄热。
附图说明
图1为本发明相变蓄热介质50次相变循环实验中第1次、第30次、第50次的冷却曲线；
图2为本发明和不锈钢201，不锈钢304，黄铜，紫铜的腐蚀性实验中腐蚀速率图；
图3为本发明和铝合金1060腐蚀性实验中腐蚀速率图；
图4为本发明和黄铜进行腐蚀性实验后黄铜的腐蚀样貌图；
图5为本发明和不锈钢304进行腐蚀性实验后不锈钢304的腐蚀样貌图；
图6为本发明和黄铜进行腐蚀性实验后黄铜表面的元素分析图；
图7为本发明和不锈钢304进行腐蚀性实验后不锈钢304表面的元素分析图；
具体实施方式
本实施例涉及蓄热介质的制备过程，具体如下：
按照质量百分数取98％的Ba(OH)2.8H2O(阿拉丁公司，纯度为98％，分析纯),CaF2(国药集团，纯度为99％，分析纯)；明胶(沃凯公司，纯度为99％，分析纯)倒入加厚玻璃试管(防止炸裂)中，放入提前加热到70℃的油浴槽中，再将油浴槽加热至85℃，并保温30min(时间应视材料多少而定，本例中材料共15g)，待完全融化成透明液体将之摇匀。然后将其置于真空干燥箱中冷却形成的晶体即为所述蓄热介质。本实施例涉及上述方法制备得到的蓄热混合盐，其主要理化性质具体为：
1)成核性和相分离分析
成核性较差和相分离问题是阻碍水合盐发展的重要原因，大部分的无机水合盐在冷凝过程中都会出现过冷现象，过冷度从几度到几十度不等，这造成物质不能在指定的温度范围内放热，给实际应用造成很大的困扰。本测试利用材料的步冷曲线，测得所制成的相变材料的过冷度为1.7℃，满足相变材料储放能的要求。
2)导热系数：采用瑞典Hot Disk公司生产的TPS 2500S测量导热系数，结果为1.153W/(m.K)
3)比热容
相变材料尽管利用相变过程来蓄热，但是显热过程也是非常重要的。这是由于一方面相变蓄热在达到相变点之前有一部分显热蓄热。另一方面，由于相变材料本身热导率极低，其内部各部分之间温差大，一部分相变同时，一部分仍未相变。
比热容通过DSC 8000(美国PerkinElmer)进行测试，采用三线法，即通过测定空白曲线，作为标样的蓝宝石升温曲线和试样的升温曲线，通过积分平均计算得到试样的比热值为1.556J/(g.K)
4)腐蚀性
对该相变材料做了循环腐蚀性分析，发现其与多种金属具有良好的相容性，这其中和黄铜的相容性最好，腐蚀速率变化图如图2和图3所示。图4和图5分别是黄铜和不锈钢304腐蚀之后的电镜扫描图像。除了铝合金1060腐蚀较严重之外，其余4中金属都呈现良好的相容性。黄铜和紫铜表面分别生成了绿色和黑色的氧化物，元素分析结果分别如图6和图7所示。
本实施例涉及上述蓄热介质的经济性分析
相变材料的开发最终必须运用到工程实际中，因此价格的经济性是其规模化的重要影响因素。最新的数据显示，八水氢氧化钡为5000元/吨，氟化钙2400元/吨，明胶7500元/吨，因此该相变材料价格为4999元/吨，价格低廉，具有很好的经济优势。
本实施例涉及上述蓄热介质的用途，将其用于电力储备，具体为：将电能在低谷时存储起来，在用电高峰时释放出来，实现能源供需匹配。在新能源中，例如风能，潮汐能，地热能中能源的不连续性更为突出，夜晚没有阳光，风时有时无，潮涨潮落等无法控制。这时候就需要蓄热介质在自然条件有利时将热能储存起来，在需要供能是释放出来。建筑行业可以用于太阳能的储存，在家庭蓄热中，相变材料的使用也能为家庭规模的用能提供方便。而本发明提出这种相变材料，蓄热能力优秀，稳定性好，价格低廉，能够较好的满足相变蓄能的需求。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (4)

1.一种低温水合盐相变蓄热介质，其特征在于，其组分及质量百分比含量为：八水氢氧化钡98％、氟化钙1％、明胶1％。
2.一种根据权利要求1所述的相变蓄热介质的制备方法，其特征在于，通过将原料配比后密封混合并加热得到混合熔融盐，经密闭冷却后得到相变蓄热介质；
所述的加热后进一步保温，其作用在于使得八水氢氧化钡充分融化而不会过多损失水。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的加热是指：加热至70-85℃。
4.根据上述任一权利要求中所述的低温水合盐相变蓄热介质的应用，其特征在于，将其用于电力储备或者建筑行业的中低温相变蓄热介质。
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