CN115612454A - 一种二元无机相变储能材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种二元无机相变储能材料，包括含有CaCl2·6H2O和MgCl2·6H2O的二元无机相变储能材料及其制备方法。储能材料由重量比70∶30～85∶15的六水氯化钙和六水氯化镁作为主材料，以及2～3wt％的成核剂和0.5～0.6wt％的增稠剂组成，其中所述成核剂六水氯化锶，所述增稠剂为羟乙基纤维素。本发明的相变材料不仅利用六水氯化锶促进晶型成核，解决过冷问题，同时也利用羟乙基纤维素增加相变材料粘度达到抑制相分离的作用，提高了相变材料的稳定性。并且通过添加不同含量的六水氯化镁与六水氯化钙进行共晶来调控相变材料的相变温度，从而大大拓宽了该相变材料的使用范围。
Description
技术领域
本发明涉及相变储能材料技术领域，具体涉及一种低温蓄热的相变储能材料。
背景技术
相变蓄热材料是利用其在相变过程中以潜热的形式吸收或释放热量，达到蓄能和放能的目的。通常相变材料相变时是一个温度近似恒定的过程，但吸收或释放的潜热却相当可观，因此近年来相变材料在缓解能源危机、提高能源利用率等方面得到了广泛应用。相变储热材料主要包括无机类(无机水合盐、熔融盐等)相变材料、有机类(石蜡类、酯酸类等)相变材料以及复合类相变材料。
无机水合盐类相变材料具有性质稳定、储热密度大、热传导高、价格低等优点，而且大多数属于中低温相变储能材料，可以应用在建筑节能领域，但主要存在的问题是过冷和相分离。这两大缺陷直接关系到相变材料的储热性能和使用寿命，因此较好地解决这两个问题成为相变材料应用研究方面的关键。
六水氯化钙(CaCl2·6H2O)因为其相变温度适宜、潜热量大等优点常作为相变储能材料应用于建筑节能领域。然而六水氯化钙在凝固过程中存在的过冷和相分离问题，且相变温度固定，严重限制了六水氯化钙相变储能材料的使用范围。
发明内容
为了克服相变材料相变过程中过冷度、相分离以及相变温度较难调控等缺陷，本发明公开一种新型二元无机相变储能材料，该材料相变温度范围符合人体适宜温度，可以应用在建筑节能领域，并且该材料性能稳定、价格低廉、原料丰富、制备方便、相变潜热大、无毒、相变温度可控。
本发明解决问题的技术方案是：
一种二元无机相变储能材料，所述储能材料主要包括以下组分：
重量比为70∶30～85∶15的六水氯化钙和六水氯化镁作为主材；
优选地，添加2～3wt％的成核剂和0.5～0.6wt％的增稠剂；
优选地，所述成核剂为六水氯化锶(Sr2Cl·6H2O)，所述增稠剂为羟乙基纤维素(HEC)。
本发明提供一种基于上述方案的相变储能材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将六水氯化钙与六水氯化镁按重量比70∶30～85∶15均匀混合，做为主材，在50～60℃水浴条件下加热，磁力搅拌器设置为600～700r/min，，不断搅拌至固体完全融化；
(2)向步骤(2)制得的液态二元无机水合盐材料中添加2～3wt％的成核剂以及0.5wt～0.6wt％的增稠剂，继续在50～60℃水浴条件下搅拌0.5h-1h使其成流体状，即可获得二元无机相变储能材料。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1)本发明在制备过程中通过加入六水氯化镁与六水氯化钙进行共晶来调控相变材料的相变温度点(20-24℃)，同时也在一定程度上减小其过冷度，然后通过添加成核剂和增稠剂可以解决体系的过冷度和相分离的问题，重复性较好，性能稳定，具有极高的相变稳定性，可长期使用。
2)本发明功能添加剂种类较少，避免了添加剂过多互相影响的问题。
3)本发明所得二元无机相变储能材料具有20-24℃的相变温度，过冷度小于2℃，并且具有较高的潜热值，可以到110～140kJ/kg，具有优良的储热性能。
4)本发明原料来源丰富、成本低、无毒、无腐蚀、制备方法简单易操作，易于封装。
附图说明
图1为本发明所述相变储能材料的制备流程图。
图2为本发明实施例1的相变材料测试结果图。
图3为本发明实施例2的相变材料测试结果图。
图4为本发明实施例3的相变材料测试结果图。
图5为本发明实施例4的相变材料测试结果图。
具体实施方式
【实施例1】
(1)将14g六水氯化钙与6g六水氯化镁均匀混合，做为主材，在55℃水浴条件下加热，磁力搅拌器设置为600r/min，，不断搅拌至固体完全融化；
(2)向步骤(2)制得的液态二元无机水合盐材料中添加0.6224g的六水氯化锶以及0.1245g的羟乙基纤维素，继续在55℃水浴条件下搅拌0.5h使其成流体状，即可获得二元无机相变储能材料。
测试结果显示，此组分的相变温度为21.8℃，潜热值118.9kJ/kg(见图2)，过冷度1℃。
【实施例2】
(1)将15g六水氯化钙与5g六水氯化镁均匀混合，做为主材，在60℃水浴条件下加热，磁力搅拌器设置为650r/min，，不断搅拌至固体完全融化；
(2)向步骤(2)制得的液态二元无机水合盐材料中添加0.5155g的六水氯化锶以及0.1031g的羟乙基纤维素，继续在60℃水浴条件下搅拌0.8h使其成流体状，即可获得二元无机相变储能材料。
测试结果显示，此组分的相变温度为22.8℃，潜热值133.5kJ/kg(见图3)，过冷度1.7℃。
【实施例3】
(1)将16g六水氯化钙与4g六水氯化镁均匀混合，做为主材，在50℃水浴条件下加热，磁力搅拌器设置为700r/min，，不断搅拌至固体完全融化；
(2)向步骤(2)制得的液态二元无机水合盐材料中添加0.5160g的六水氯化锶以及0.1238g的增稠剂，继续在50℃水浴条件下搅拌1h使其成流体状，即可获得二元无机相变储能材料。
测试结果显示，此组分的相变温度为22.7℃，潜热值134.7kJ/kg(见图4)，过冷度1.5℃。
【实施例4】
(1)将17g六水氯化钙与3g六水氯化镁均匀混合，做为主材，在60℃水浴条件下加热，磁力搅拌器设置为600r/min，，不断搅拌至固体完全融化；
(2)向步骤(2)制得的液态二元无机水合盐材料中0.4103g的成核剂以及0.1026g的羟乙基纤维素，继续在60℃水浴条件下搅拌0.6h使其成流体状，即可获得二元无机相变储能材料。
测试结果显示，此组分的相变温度为23.5℃，潜热值140.7kJ/kg(见图5)，过冷度1.3℃。
Claims (7)
1.一种二元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)将六水氯化钙与六水氯化镁按重量比70∶30～85∶15均匀混合，做为主材，在50～60℃水浴条件下加热，磁力搅拌器设置为600～700r/min，，不断搅拌至固体完全融化；
(2)向步骤(2)制得的液态二元无机水合盐材料中添加2～3wt％的成核剂以及0.5wt～0.6wt％的增稠剂，继续在50～60℃水浴条件下搅拌0.5h-1h使其成流体状，即可获得二元无机相变储能材料。
2.根据权利要求1所述的二元无机相变储能材料的制备方法，所述无机相变储能材料包括以下组分：
重量比为70∶30～85∶15的六水氯化钙(CaCl2·6H2O)和六水氯化镁(MgCl2·6H2O)为主材，以及2～3wt％的成核剂和0.5～0.6wt％的增稠剂。
3.根据权利要求1所述的二元无机相变储能材料的制备方法，所述成核剂为六水氯化锶(Sr2Cl·6H2O)。
4.根据权利要求1所述的二元无机相变储能材料的制备方法，所述增稠剂为羟乙基纤维素。
5.根据权利要求1所述的二元无机相变储能材料的制备方法，其特征在于：所述的相变储能材料的相变温度为20℃～24℃。
6.根据权利要求1所述的二元无机相变储能材料的制备方法，其特征在于：所述的相变储能材料的相变焓为110KJ/kg～140J/kg。
7.根据权利要求1所述的二元无机相变储能材料的制备方法，其特征在于：所述的相变储能材料的过冷度为1℃～1.7℃。
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| CN114836177B (zh) * | 2022-06-13 | 2023-08-22 | 西安建筑科技大学 | 一种提升共晶水合盐相变材料热性能的方法及其改性产品 |
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