CN109054762A - 一种太阳能相变储热材料 - Google Patents

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陈勇
杨智辉
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    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-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
    • C09K5/02Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/063Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials

Abstract

本发明属于储热材料制备技术领域,具体涉及一种太阳能相变储热材料。其原料组分按质量百分数计为:98%石蜡、2%膨胀石墨。本发明以石蜡和膨胀石墨复合制得储热材料,其热稳定性好,储热能力强,相变潜热较高,制备工艺简单。

Description

一种太阳能相变储热材料
技术领域
本发明属于储热材料制备技术领域,具体涉及一种太阳能相变储热材料。
背景技术
太阳能作为最清洁的可再生能源,在所有的可再生能源中,分布最广且易得,受到全世界的关注。然而,太阳能存在明显间歇性和能量密度低的缺点。太阳能储热材料通过将太阳热能储存起来,可解决能量供求在时空上不匹配的矛盾,实现能量供应的可连续性和高效利用。目前太阳能储热材料在太阳能光热领域,如太阳能热发电、建筑节能以及无水箱太阳能热水系统中具有巨大应用潜力。
石蜡作为相变材料,其相变潜热大,等体积下熔解热比率为1.76;相变温度合适:58-60℃;与无机类材料相比,无过冷现象发生;与混合类材料相比,无相分离现象,并且对容器无腐蚀,但是纯石蜡作为相变材料最大的缺点是其导热系数偏低;而常见的三水醋酸钠作为相变材料在冷却过程中存在较大过冷现象,约14℃(52 ℃-38 ℃)过冷度,意味着水系统需将相变材料冷却到38℃以下,相变材料才能继续提供潜热,这将严重制约其在实际热水系统中的应用。
常见的另外一种有机类材料为硬脂酸,其密度小,等体积下熔解热比率为1.16,意味着初始制作的热水系统体积大;而且价格较高,约为石蜡的2~2.5倍,成本偏高,因此在实际热水系统中的应用很难推广。而本发明是针对太阳能中央热水系统而设计,旨在解决其相变材料相变过程温度不稳定的问题,有储热能力强、熔化温度适宜、熔化潜热大、无过冷、化学性质稳定、无毒、无腐蚀性以及成本低廉等优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能相变储热材料。本发明以石蜡和膨胀石墨复合制得储热材料,其化学稳定性好,储热能力强,相变潜热较高。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
所述一种太阳能相变储热材料,其原料组分按质量百分数计为:98%石蜡、2%膨胀石墨。
所述一种太阳能相变储热材料的制备方法,其具体步骤包括:(1)将膨胀石墨粉用容器盛装,置于60℃真空干燥箱中干燥10h;(2)将干燥好的膨胀石墨粉用不锈钢容器盛装,置于高温炉中加热至800℃膨胀60s,得到膨胀石墨;(3)把石蜡与膨胀石墨按98:2的质量比混合置于恒温水浴锅中加热至80℃共混,在搅拌下吸附1h,制得相变储热材料。
本发明的显著优点在于:
(1)本发明以石蜡和膨胀石墨复合制得储热材料,其热稳定性好,储热能力强,相变潜热较高,制备工艺简单。
(2)本发明相变储热材料填充在相变换热装置内部,可以利用相变材料较高的相变储热能力提高系统储热密度,可以提高热泵运行效率以及加快水箱热水加热速度。
(3)本发明相变材料具有相变过程温度恒定的特点,实际应用时可以使得整个水系统保持相对稳定的温度,从而提高用水舒适性。
附图说明
图1为膨胀石墨质量百分比对石蜡-膨胀石墨复合材料导热系数的影响。
图2为相变换热装置。
图3为加热过程—放热过程中相变储热装置内部温度变化曲线。
图4为石蜡/膨胀石墨复合材料(98%石蜡、2%膨胀石墨)的DSC图。
图5为纯石蜡的DSC图。
图6为石蜡/膨胀石墨复合材料(99.5%石蜡、0.5%膨胀石墨)的DSC图。
图7为石蜡/膨胀石墨复合材料(99%石蜡、1%膨胀石墨)的DSC图。
图8为石蜡/膨胀石墨复合材料(97.5%石蜡、2.5%膨胀石墨)的DSC图。
具体实施方式
为进一步公开而不是限制本发明,以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
所述一种太阳能相变储热材料,其原料组分按质量百分数计为:98%石蜡、2%膨胀石墨。
所述一种太阳能相变储热材料的制备方法,其具体步骤包括:(1)将膨胀石墨粉用容器盛装,置于60℃真空干燥箱中干燥10h;(2)将干燥好的膨胀石墨粉用不锈钢容器盛装,置于高温炉中加热至800℃膨胀60s,得到膨胀石墨;(3)把石蜡与膨胀石墨按98:2的质量比混合置于恒温水浴锅中加热至80℃共混,在搅拌下吸附1h左右,制得相变储热材料。
对比例1
所述一种太阳能相变储热材料,其原料为纯石蜡。
对比例2
所述一种太阳能相变储热材料,其原料组分按质量百分数计为:99.5%石蜡、0.5%膨胀石墨。
制备方法同实施例1。
对比例3
所述一种太阳能相变储热材料,其原料组分按质量百分数计为:99%石蜡、1.0%膨胀石墨。
对比例4
所述一种太阳能相变储热材料,其原料组分按质量百分数计为:97.5%石蜡、2.5%膨胀石墨。
制备方法同实施例1。
从图1中可知,膨胀石墨不同质量分数下,石蜡的导热系数的变化,而选择2%质量分数的膨胀石墨添加剂,可以显著提高导热系数。
将本发明实施例1的样品作为相变储热材料应用在储热式太阳能中央热水系统中,其中该系统设置有相变换热装置(图2),该装置外部粘贴保温材料,内部由一套取热换热器和一套储热换热器组成,换热器外部填满了相变材料。图3为加热过程—放热过程中相变储热装置内部温度变化曲线,从中可以看出由于相变材料的加入,温度不再呈现均匀线性的变化形态,特别是在相变温度附近,由于相变材料吸收—释放相变潜热时温度保持恒定的特性,使得系统在加热过程中需要更多的时间来吸收更多的太阳能;在放热过程中,系统能够在相变温度区域,保持更长时间温度恒定,用以充分释放相变潜热。从图3还可以看出,圆圈处为加热过程与放热过程,相变材料温度的不同表现形态,相比加热阶段而言,放热阶段相变时间更长。这是由于相变材料在融化和凝结过程中不同的换热机理所导致的,这种特性也有利于实际热水系统的应用,储热时,可以用较短的时间将系统温度加热到预定温度,而用热时,系统能够更长时间保持在一定温度上,系统温度稳定性更高。
从图4可以看出,对实施例1制备的相变储热材料融化和凝固相变温度分别为52.69℃、58.01℃,融化和凝固相变潜热分别为200.98J/g、202.99J/g;从图5可以看出,对比例1的石蜡融化和凝固相变温度分别为54.35℃、58.04℃,融化和凝固相变潜热分别为205.30J/g、207.64J/g;从图6可以看出,对比例2制备的相变储热材料融化和凝固相变温度分别为54.31℃、57.94℃,融化和凝固相变潜热分别为204.00J/g、206.28J/g; 从图7可以看出,对比例3制备的相变储热材料融化和凝固相变温度分别为54.06℃、57.88℃,融化和凝固相变潜热分别为203.32J/g、205.56J/g;从图8可以看出,对比例4制备的相变储热材料融化和凝固相变温度分别为50.90℃、54.09℃,融化和凝固相变潜热分别为186.37J/g、189.34J/g;对比图4~8的数据表明,膨胀石墨不同质量分数下,相变储热材料的相变潜热随着质量分数的提高而减少,超过2%时减少尤为严重,而选择2%质量分数的膨胀石墨添加剂相变潜热仍能维持较大水平在200J/g以上,且相变温度合适。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (2)

1.一种太阳能相变储热材料,其特征在于:其原料组分按质量百分数计为:98%石蜡、2%膨胀石墨。
2.一种制备如权利要求1所述的一种太阳能相变储热材料的方法,其特征在于:具体步骤包括:
(1)将膨胀石墨粉用容器盛装,置于60℃真空干燥箱中干燥10h;
(2)将干燥好的膨胀石墨粉用不锈钢容器盛装,置于高温炉中加热至800℃膨胀60s,得到膨胀石墨;
(3)把石蜡与膨胀石墨按98:2的质量比混合置于恒温热水浴锅中加热至80℃共混,在搅拌下吸附1h,制得相变储热材料。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109912986A (zh) * 2019-03-05 2019-06-21 中国工程物理研究院化工材料研究所 一种碳类粉体稠化的蜡类聚集体及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1546927A (zh) * 2003-12-17 2004-11-17 华南理工大学 储热式热泵空调装置的储热器及其储热材料的制备方法
CN105018038A (zh) * 2014-04-16 2015-11-04 上海艾尔派克包装材料有限公司 一种有机相变储热材料及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1546927A (zh) * 2003-12-17 2004-11-17 华南理工大学 储热式热泵空调装置的储热器及其储热材料的制备方法
CN105018038A (zh) * 2014-04-16 2015-11-04 上海艾尔派克包装材料有限公司 一种有机相变储热材料及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109912986A (zh) * 2019-03-05 2019-06-21 中国工程物理研究院化工材料研究所 一种碳类粉体稠化的蜡类聚集体及其制备方法

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