CN114032075A - 一种基于热能储存的0~5℃相变材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于热能储存的0~5℃相变材料及其制备方法，属于相变储能材料，所述相变材料的相变温度为0~5℃，相变潜热130~150.9J/g，所述相变材料包括下述重量份组分：主储能剂20~50份，分散剂0.1~5份，成核剂0.1~5份，pH调节剂5~10份，蒸馏水50~75份，本所述材料热稳定性优异、相变潜热高、释冷时间久、寿命长，能有效解决食品及疫苗运输贮藏过程中的损失。
Description
技术领域
本发明属于相变储能材料，特别涉及一种基于热能储存的0~5℃相变材料及其制备方法。
背景技术
储能是解决危机的关键技术。存储来自太阳能和风能等可再生能源的能源，尤其是在非高峰时段产生的能源，对于可再生能源技术的广泛使用至关重要。热能储存技术是一种提高热能管理效率、缓解能源供需矛盾的有效方法。使用相变材料（PCMs）可以可逆地储存和释放大量热能，是缓解能源危机和环境问题的有效技术。
我国每年有大量食品在没有冷链保障的情况下运输和销售，特别是0~5℃食品和疫苗，导致食品腐烂，疫苗失效，损失率超过20%。根据不同运输方式所需的冷链温度，可配置相应的相变储能材料，解决能源供需在时间和空间上的不匹配问题，实现能源的有效利用。相变冷库技术是一种以相变材料为基础的高新技术。由于相变储能技术能够有效解决能源供需矛盾，有效提高能源利用率，日益成为国内外能源利用和材料科学的研究热点。
而现有0~5℃相变材料多为单组分有机物，如十四烷等，有毒有害、成本高，并且相变过程中易泄露污染食品及药品，因此粘度较大，不易泄露的潜热高、稳定性好、成本低廉的新型应用于0~5℃的相变储能材料，无疑会带来广阔的市场。
发明内容
本发明提供了一种基于热能储存的0~5℃相变材料及其制备方法，相变材料的相变温度为0~5℃，相变潜热130~150J/g，解决了现有技术中0~5℃食品及疫苗运输过程中所用相变蓄冷材料潜热低、热稳定性差、易泄露、成本高的问题。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种基于热能储存的0~5℃相变材料，包括下述重量比组分：主储能剂20~50份，分散剂0.1~5份，成核剂0.1~5份，pH调节剂5~10份，蒸馏水50~75份；
所述主储能剂为一种无机盐和一种有机盐混合复配而成；
所述无机盐为氯化钙、氯化钠，氯化钾中的一种；
所述有机盐为甲酸钠、乙酸钠，丙酸钠中的一种；
所述无机盐与有机盐的质量比为5~10：20~50；
所述分散剂为羟乙基纤维素、聚丙烯酸钠、羟丙基甲基纤维素中的一种；
所述成核剂为四硼酸钠、硅藻土、三羟甲基丙烷中的一种；
所述pH调节剂为甲酸、乙酸、丙酸中的一种。
一种基于热能储存的0~5℃相变材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将主储能剂中无机盐和有机盐按照5~10：20~50的质量比混合均匀，而后在一定质量的去离子水中缓慢加入主储能剂，并在常温下持续搅拌10~30分钟；
（2）在常温下将pH调节剂缓慢加入步骤（1）的溶液中，并且持续搅拌10~30分钟；
（3）在常温下将成核剂缓慢加入步骤（2）的溶液中，并且持续搅拌搅拌10~30分钟；
（4）在常温下将增稠剂缓慢加入步骤（3）的溶液中，并且搅拌均匀30~60分钟，得到相变储能材料。
有益效果：本发明提供了一种基于热能储存的0~5℃相变材料及其制备方法，制备得到的相变储能材料的相变温度0~5℃，相变潜热130~150.9kJ/kg，所述相变材料中成核剂的加入影响材料的结晶性能，从而降低相变材料的过冷度，pH调节剂使主储能剂溶解度提高从而改变相变点和相变潜热，增加了相变潜热，并且本发明相变材料热稳定性优异、相变潜热高、释冷时间久、寿命长，能有效解决食品及疫苗运输贮藏过程中的损失。
附图说明
图1为本发明实施例1所得蓄冷材料的步冷曲线图；
图2为本发明实施例2所得蓄冷材料的步冷曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：
实施例1
一种基于热能储存的新型0~5℃相变材料的制备方法，方法步骤如下：
（1）将氯化钠和甲酸钠按照10：30的质量比混合均匀，而后在45g去离子水中缓慢加入混合盐，并在常温下持续搅拌10~30分钟；
（2）在常温下将5g甲酸缓慢加入步骤（1）的溶液中，并且持续搅拌10~30分钟；
（3）在常温下将1.5g三羟甲基丙烷缓慢加入步骤（2）的溶液中，并且持续搅拌搅拌10~30分钟；
（4）在常温下将3.5g聚丙烯酸钠缓慢加入步骤（3）的溶液中，并且搅拌均匀30~60分钟，得到相变储能材料。
如图1所示，所得的相变材料相变温度为3.5℃，相变潜热为134.6J/g。
实施例2
一种基于热能储存的新型0~5℃相变材料的制备方法，方法步骤如下：
（1）将氯化钾和乙酸钠按照8：25的质量比混合均匀，而后在50g去离子水中缓慢加入混合盐，并在常温下持续搅拌10~30分钟；
（2）在常温下将10g乙酸缓慢加入步骤（1）的溶液中，并且持续搅拌10~30分钟；
（3）在常温下将2.5g羟乙基纤维素缓慢加入步骤（2）的溶液中，并且持续搅拌搅拌10~30分钟；
（4）在常温下将4.5g四硼酸钠缓慢加入步骤（3）的溶液中，并且搅拌均匀30~60分钟，得到相变储能材料。
如图2所示，所得的相变材料相变温度为4.3℃，相变潜热为150.9J/g。
以上所述仅是本发明的较佳实施方案，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (8)
1.一种基于热能储存的0~5℃相变材料，其特征在于，包括下述重量份组分：主储能剂20~50份，分散剂0.1~5份，成核剂0.1~5份，pH调节剂5~10份，蒸馏水50~75份。
2.根据权权利要求1所述的基于热能储存的0~5℃相变材料，其特征在于，所述主储能剂为一种无机盐和一种有机盐混合复配而成，所述无机盐与有机盐的质量比为5~10：20~50。
3.根据权权利要求2所述的基于热能储存的0~5℃相变材料，其特征在于，所述无机盐为氯化钙、氯化钠，氯化钾中的一种。
4.根据权权利要求2所述的基于热能储存的0~5℃相变材料，其特征在于，所述有机盐为甲酸钠、乙酸钠，丙酸钠中的一种。
5.根据权权利要求1所述的基于热能储存的0~5℃相变材料，其特征在于，所述分散剂为羟乙基纤维素、聚丙烯酸钠、羟丙基甲基纤维素中的一种。
6.根据权权利要求1所述的基于热能储存的0~5℃相变材料，其特征在于，所述成核剂为四硼酸钠、硅藻土、三羟甲基丙烷中的一种。
7.根据权权利要求1所述的基于热能储存的0~5℃相变材料，其特征在于，所述pH调节剂为甲酸、乙酸、丙酸中的一种。
8.一种基于热能储存的0~5℃相变材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将主储能剂中无机盐和有机盐按照5~10：20~50的质量比混合均匀，而后在一定质量的去离子水中缓慢加入主储能剂，并在常温下持续搅拌10~30分钟；
（2）在常温下将pH调节剂缓慢加入步骤（1）的溶液中，并且持续搅拌10~30分钟；
（3）在常温下将成核剂缓慢加入步骤（2）的溶液中，并且持续搅拌搅拌10~30分钟；
（4）在常温下将增稠剂缓慢加入步骤（3）的溶液中，并且搅拌均匀30~60分钟，得到相变储能材料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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