CN110878199B - 一种复合相变材料 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种复合相变材料。该复合相变材料包括：六水氯化钙、己二醇和导热材料；其中，各组分的质量比范围是：六水氯化钙为20～50％；己二醇为30～70％；导热材料为8～25％。本发明实施例提供的复合相变材料无需加入增稠剂就可确保无相分离现象，不需要加入成核剂，就可以实现过冷度小的技术效果，基本上无过冷，而且通过加入导热材料，可以提高该复合相变材料所应用的体系与外界的热交换效率。此外，本发明实施例提供的复合相变材料的使用寿命长，可以应用于蓄冷，尤其是作为10～20℃的蓄冷介质，例如，可用于谷电蓄冷、食品保鲜等。

Description

一种复合相变材料
技术领域
本发明涉及蓄冷技术领域，特别是涉及一种复合相变材料。
背景技术
环境的可持续发展是人们追求高品质生活的首要基础，解决好环境的可持续发展可从两方面入手，一方面是减少耗能或提高能量的使用效率；另一方面是开发使用新型能源，例如太阳能、风能等。在当前社会发展中，冷量的使用已经遍及夏季建筑的供冷、食品保鲜、疫苗的运输等领域，尤其是夏季建筑供冷多采用空调供冷。这就造成了电网的峰谷差的拉大。另有少数楼宇使用冰蓄冷的方式，利用晚上的谷电进行蓄冷，白天释放冷量进行供冷。然而，水的过冷度极大，在更低温条件下，压缩机的制冷效率更低，耗能更大，经济上不划算。
鉴于以上问题，相变材料可以很好的替代冰作为蓄冷介质。同冰与水之间的转换类似，相变材料最主要的优势是可以提高相变温度，使得压缩机的制冷效率提高，耗能更少。
目前，采用相变材料作为蓄冷介质主要以无机类为主原料的材料，在其中加入一系列的熔点调节剂或者其他共晶材料，将其熔点降低到一定范围，从而进行蓄冷，例如，专利CN201810024833中以六水氯化钙和六水氯化镁共晶的方式得到新的材料；刘太奇(新材料开发与研究，2005,5,57～59.)等人以结晶硫酸钠，在其中加入硫酸铵、氯化铵、氯化钠等熔点调节剂制备出相变点为15℃左右的相变材料，以进行蓄冷。
在上述现有技术中，相变材料中的无机类共晶会随着循环次数的增多，逐渐分离出来，出现相分离现象严重的问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种复合相变材料，以解决如何避免相分离现象严重的技术问题。具体技术方案如下：
一种复合相变材料，包括：六水氯化钙、己二醇和导热材料；其中，各组分的质量比范围是：
所述六水氯化钙：20～50％；
所述己二醇：30～70％；
所述导热材料：8～25％。
优选地，所述六水氯化钙与所述己二醇的质量比之比为3:7。
优选地，所述导热材料为石墨、膨胀石墨、石墨烯、泡沫炭、泡沫铜、泡沫铝中任意一种或两种以上的混合物。
与现有技术相比，本发明提供的复合相变材料至少具有以下技术效果：
本发明实施例通过采取上述技术方案，将六水氯化钙和导热材料与有机物质己二醇共晶，由此形成了有机与无机共晶的复合相变材料，其无需加入增稠剂就可确保无相分离现象，不需要加入成核剂，就可以实现过冷度小的技术效果，基本上无过冷，而且通过加入导热材料，可以提高该复合相变材料所应用的体系与外界的热交换效率，例如，将本发明实施例提供的复合相变材料进行1000次循环后，过冷度小于3度。此外，本发明实施例提供的复合相变材料的使用寿命长。本发明实施例提供的复合相变材料可以应用于蓄冷，尤其是作为10～20℃的蓄冷介质，例如，可用于谷电蓄冷、食品保鲜等。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明实施例的复合相变材料经过1000次循环后，其温度随时间变化的示意图；
图2为根据本发明另一实施例的复合相变材料经过1000次循环后，其温度随时间变化的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在下面的描述中，为了方便理解，给出了许多具体细节。但是很明显，本发明的实现可以没有这些具体细节。还需要说明的是，在没有明确限定或不冲突的情况下，本发明中的各个实施例及其中的技术特征可以相互组合。
另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示例，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。
为了解决相分离现象严重的技术问题，本发明实施例提供一种复合相变材料，其包括六水氯化钙、己二醇和导热材料；其中，各组分的质量比范围是：六水氯化钙占20～50％，己二醇占30～70％，导热材料占8～25％。
在现有技术中，采用相变材料作为蓄冷介质主要有以下几种方式：第一类是以脂肪烃、脂肪酸、脂肪醇等有机物共晶，例如：胡孝才在其硕士毕业论文(有机二元混合相变蓄冷材料，2010)中对有机醇、酸类共晶材料进行了很好的阐述。第二类是以无机类为主原料的材料，在其中加入一系列的熔点调节剂或者其他共晶材料，将其熔点降低到一定范围，从而进行蓄冷，例如，专利CN201810024833中以六水氯化钙和六水氯化镁共晶的方式得到新的材料；刘太奇(新材料开发与研究，2005,5,57～59.)等人以结晶硫酸钠，在其中加入硫酸铵、氯化铵、氯化钠等熔点调节剂制备出相变点为15℃左右的相变材料，以进行蓄冷。
在上述现有技术中，第一类相变材料的单位体积能量值过低；第二类相变材料中的无机类共晶会随着循环次数的增多，逐渐分离出来，且出现成核差，相分离现象严重等问题。
本发明实施例通过采取上述技术方案，将六水氯化钙和导热材料与有机物质己二醇共晶，由此形成复合相变材料，其相比于有机物共晶的相变材料，单位体积能量值不会过低；与第二类相变材料的现有技术相比，本发明实施例提供的复合相变材料无需加入增稠剂就可确保无相分离现象，不需要加入成核剂，就可以实现过冷度小的技术效果，而且通过加入导热材料，可以提高该复合相变材料所应用的体系与外界的热交换效率。例如，将本发明实施例提供的复合相变材料进行1000次循环后，过冷度小于3度。本发明实施例提供的复合相变材料可以应用于蓄冷，尤其是作为10～20℃的蓄冷介质，例如，可用于谷电蓄冷、食品保鲜等。
在一个优选的实施例中，该六水氯化钙与该己二醇的质量比之比为3:7。
在一个优选的实施例中，该导热材料为石墨、膨胀石墨、石墨烯、泡沫炭、泡沫铜、泡沫铝中任意一种或两种以上的混合物。
下面结合图1，以一具体实施例对本发明实施例提供大的复合相变材料的制备过程进行详细说明。
本实施例中涉及到的制备设备包括带有搅拌和加热的反应器。
该复合相变材料的制备方法包括：
步骤a1：将25g的六水氯化钙加入到反应器中，
步骤a2：在50℃加热温度条件下，进行搅拌，直至六水氯化钙完全变为液体均相；
步骤a3：加入56g的己二醇；
步骤a4：进行搅拌，直至体系变为均相；
步骤a5：加入20g的膨胀石墨；
步骤a6：保持恒温，并进行搅拌。
本实施例通过上述制备方法可以制成均匀的复合相变材料。该复合相变材料的温度变化之差例可以为13.4℃。
如图1所示，将所得到的复合相变材料经过1000次循环后，无相分离，过冷度小于2℃。
下面结合图2，以另一具体实施例对本发明实施例提供大的复合相变材料的制备过程进行详细说明。
步骤b1：将30g的六水氯化钙加入到反应器中；
步骤b2：在50℃加热温度条件下，进行搅拌，直至六水氯化钙完全变为液体均相；
步骤b3：加入65g的己二醇；
步骤b4：进行搅拌，直至体系变为均相；
步骤b5：加入5g泡沫铜；
步骤b6：保持恒温，并进行搅拌。
本实施例通过上述制备方法可以制成均匀的复合相变材料。该复合相变材料的温度变化之差例如可以为15℃。如图2所示，将所得到的复合相变材料经过1000次循环后，无相分离，而且过冷度小于1℃。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细的介绍。虽然本文应用了具体的个例对本发明的原理和实施方式进行了阐述，但是，上述实施例的说明仅适用于帮助理解本发明实施例的原理。
术语“包括”、“包含”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而作出的选择，并不是为了解释或者限定本发明的主题/保护范围。以上对本发明的示例实施例的详细描述是为了说明和描述的目的而提供。不是为了穷尽或将本发明限制为所描述的精确形式。显然，许多变型和改变对本领域技术人员而言是显而易见的。实施例的选择和描述是为了最佳地说明本发明的原理及其实际应用，从而使本领域其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适于特定使用预期的各种变型。本发明的实施例可以省略上述技术特征中的一些技术特征，仅解决现有技术中存在的部分技术问题。而且，所描述的技术特征可以进行任意组合。本发明的保护范围由所附权利要求及其等价物来限定，本领域技术其他人员可以对所附权利要求中所描述的技术方案进行各种变型或替换和组合，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种复合相变材料，其特征在于，由六水氯化钙、己二醇和导热材料组成；其中，各组分的质量比范围是：
所述六水氯化钙：20～50％；
所述己二醇：30～70％；
所述导热材料：8～25％；
所述六水氯化钙与所述己二醇的质量比之比为3:7；
所述导热材料为膨胀石墨或泡沫铜。
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