CN114316915A - 一种高潜热、低过冷的低温无机相变储能材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高潜热、低过冷的低温无机相变储能材料及其制备方法，属于相变储能材料领域。包括下述重量比原料：无机储能剂20~50份，增稠剂0.1~3份，成核剂0.1~3份，去离子水50~80份；所述相变储能材料的相变温度‑21.2~‑18.6℃可调，相变潜热250~310J/g，成核剂的加入使得其过冷度小于0.8℃，增稠剂的加入使得溶液粘度加，其中不溶颗粒能悬浮于溶液中，有效解决相变材料的相分离现象，并且释冷时间长，导热性能好，使用寿命久，安全无毒，可用于冷冻食品以及医药产品的储存和运输。本发明中储能材料均为无机盐，能有效解决现有技术所用有机物成本较高的问题，并且具有制备工艺简单、相变潜热高、安全无毒的优点。
Description
技术领域
本发明属于相变储能材料领域，尤其涉及一种高潜热、低过冷的低温无机相变储能材料及其制备方法。
背景技术
相变材料蓄热系统作为一种具有成本效益且相对成熟的能源技术,能够使能源的利用更加高效和可持续,受到了全世界的广泛关注。蓄热系统包括显热蓄热、潜热蓄热和化学蓄热。相比之下，潜热蓄热被认为是最有前途的储能方式。
目前，该技术具有储能密度大、储热/回热温度跨度小、适用于不同应用的温度范围广等诸多优点。而低温相变材料多由有机物制备或制备过程中需要添加大量有机物，会带来成本上的增加和样品泄露过程中毒性的释放。
无机共晶相变材料由于其温度可调性越来越受到重视。而共无机晶相变材料是将两种或两种以上熔点不同且温度低于混合物中任何一种材料的相变材料混合而成。并且它们具有熔化一致性、良好的热和化学稳定性、无毒性、无相分离、低腐蚀、相变过程中体积变化小、熔化潜热高和合适的熔化温度范围，并且成本低廉，因此在热能储存中应用广泛。
发明内容
本发明提供了一种高潜热、低过冷的低温无机相变储能材料及其制备方法解决了现有技术中相变蓄能材料潜热低、过冷度大、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：
一种高潜热、低过冷的无机相变储能材料，包括下述重量比原料：无机储能剂20～50份，增稠剂0.1～3份，成核剂0.1～3份，去离子水50～80份。
所述无机储能剂为三种无机盐混合复配而成；
所述无机盐为氯化铵、氯化钙、氯化钠，氯化钾、硫酸钠中的三种；
所述无机盐为氯化钠、氯化钾、氯化铵，所述氯化钠：氯化钾：氯化铵质量比为0.5～3：5～10：15～25；
所述增稠剂为黄原胶、海藻酸钠、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、尿素中的一种。
一种高潜热、低过冷的无机相变储能材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氯化铵、氯化钙、氯化钠，氯化钾、硫酸钠中三种无机盐按照一定的质量比混合均匀，而后加入一定质量的去离子水，并在常温下搅拌均匀，使其充分溶解，得到澄清溶液；
(2)在常温下将成核剂缓慢加入步骤(1)的溶液中，并且搅拌均匀；
(3)在常温下将增稠剂缓慢加入步骤(2)的溶液中，并且搅拌均匀，得到无机相变储能材料。
本发明的有益效果：本发明提供了一种高潜热、低过冷的低温无机相变储能材料及其制备方法，所述相变储能材料的相变温度-21.2～-18.6℃可调，相变潜热 250～310J/g，成核剂的加入使得其过冷度小于0.8℃，添加成核剂能有效降低相变材料的过冷度，增稠剂的加入使得溶液粘度增加，其中不溶颗粒能悬浮于溶液中，有效解决相变材料的相分离现象，并且释冷时间长，导热性能好，使用寿命久，安全无毒，可用于冷冻食品以及医药产品的储存和运输。本发明中储能材料均为无机盐，能有效解决现有技术所用有机物成本较高的问题，本发明不进行高温实验，所有制备均在室温下进行，安全、简便、高效，并且具有制备工艺简单、相变潜热高、安全无毒等优点。
附图说明
图1为实施例1所得蓄冷材料的DSC曲线图；
图2为实施例1所得蓄冷材料的步冷曲线图；
图3为实施例2所得蓄冷材料的DSC曲线图；
图4为实施例3所得蓄冷材料的DSC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
一种高潜热、低过冷的无机相变储能材料的制备方法，方法步骤如下：
(1)将33g无机储能剂混合均匀，无机储能剂的配比为：2g氯化钠，8g 氯化钾，23g氯化铵，而后在常温下加入64g蒸馏水，并在常温下搅拌均匀，使其充分溶解，得到澄清溶液；
(2)在常温下将2g羟丙基甲基纤维素缓慢加入步骤(1)的溶液中，并且搅拌均匀；
(3)在常温下将1g四硼酸钠缓慢加入步骤(2)的溶液中，并且搅拌均匀，得到无机相变储能材料。
如图1和图2所示，上述制备方法得到的相变材料的相变温度为-18.6℃，相变潜热为304J/g，凝固区间为-19.0～-19.6℃，过冷度为0.2℃。
实施例2
一种高潜热、低过冷的无机相变储能材料的制备方法，方法步骤如下：
(1)将28g无机储能剂混合均匀，无机储能剂的配比为：1g氯化钾，7g 硫酸钠，20g氯化钠，而后在常温下加入69g蒸馏水，并在常温下搅拌均匀，使其充分溶解，得到澄清溶液；
(2)在常温下将1g黄原胶缓慢加入步骤(1)的溶液中，并且搅拌均匀；
(3)在常温下将2g四硼酸钠缓慢加入步骤(2)的溶液中，并且搅拌均匀，得到无机相变储能材料。
如图3所示，上述制备方法得到的相变材料的相变温度为-19.5℃，相变潜热为308J/g。
实施例3
一种高潜热、低过冷的无机相变储能材料的制备方法，方法步骤如下：
(1)将34g无机储能剂混合均匀，无机储能剂的配比为：3g氯化钙，6g 氯化钠，25g氯化铵，而后在常温下加入64g蒸馏水，并在常温下搅拌均匀，使其充分溶解，得到澄清溶液；
(2)在常温下将1g海藻酸钠缓慢加入步骤(1)的溶液中，并且搅拌均匀；
(3)在常温下将1g硅藻土缓慢加入步骤(2)的溶液中，并且搅拌均匀，得到无机相变储能材料。
如图4所示，上述制备方法得到的相变材料的相变温度为-20.3℃，相变潜热为263J/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 (7)
1.一种高潜热、低过冷的无机相变储能材料，其特征在于包括下述重量比原料：无机储能剂20~50份，增稠剂0.1~3份，成核剂0.1~3份，去离子水50~80份。
2.根据权利要求1所述的高潜热、低过冷的无机相变储能材料，其特征在于，所述无机储能剂为三种无机盐混合复配而成。
3.根据权利要求2所述的高潜热、低过冷的无机相变储能材料，其特征在于，所述无机盐为氯化铵、氯化钙、氯化钠，氯化钾、硫酸钠中的任三种。
4.根据权利要求1所述的高潜热、低过冷的无机相变储能材料，其特征在于，所述三种无机盐为氯化钠、氯化钾、氯化铵时，所述氯化钠：氯化钾：氯化铵质量比为0.5~3：5~10：15~25。
5.根据权利要求1所述的高潜热、低过冷的无机相变储能材料，其特征在于，所述增稠剂为黄原胶、海藻酸钠、羟丙基甲基纤维素中的一种。
6.根据权利要求1所述的高潜热、低过冷的无机相变储能材料，其特征在于，所述成核剂为四硼酸钠、硅藻土、尿素中的一种。
7.一种高潜热、低过冷的无机相变储能材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将无机盐按照一定比例混合均匀，而后加入一定质量的去离子水，并在常温下搅拌均匀，使其充分溶解，得到澄清溶液；
（2）在常温下将成核剂缓慢加入步骤（1）的溶液中，并且搅拌均匀；
（3）在常温下将增稠剂缓慢加入步骤（2）的溶液中，并且搅拌均匀，得到无机相变储能材料。
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