CN116554840A - 一种高潜热复合低温相变蓄冷剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高潜热复合低温相变蓄冷剂及其制备方法。该相变蓄冷剂由氯化钠、聚丙烯酰胺、锂皂石、水等溶剂组成，制备时首先将氯化钠与水混合搅拌均匀，再缓慢加入锂皂石并充分搅拌使其分散均匀，最后快速且均匀的加入聚丙烯酰胺并搅拌均匀。该相变蓄冷剂的潜热高达230J/g，相变温度为0℃至‑25℃，并且通过调控氯化钠的含量可灵活、简便的调节其性能，以便适应不同的应用场景和用途。本发明同时解决了当前无机相变蓄冷剂常见的易泄露、相分离、使用寿命短等问题，制得的相变蓄冷剂产品在冷链运输、供电移峰转谷等方面有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及相变材料技术领域，具体涉及一种高潜热复合低温相变蓄冷剂及其制备方法、应用。
背景技术
随着经济的快速发展，我国对冷链运输的需求不断增长，对运输过程中产品的新鲜度要求越来越高。据统计，我国农产品、肉类和水产品在运输过程中的损失率分别高达30％、15％、12％，造成了严重的经济损失，影响了我国冷链运输的发展。
我国电力供需在时间上具有很大的差异，在高峰期和低谷期用电量的不平衡造成了严重的电力浪费，限制了我国经济发展和能源供应。电力“移峰转谷”是指在用电低谷期将能量储存，在用电高峰期再将储存的能量释放出来，这样就可以有效解决电力浪费和电力供需不平衡的问题。蓄冷技术作为“移峰转谷”的有效手段，受到了科研人员的广泛关注，该技术的使用范围也日渐增加。因此，研发高效的蓄冷技术对降低冷链运输中的经济损失以及解决供电不平衡问题具有重大的意义。
蓄冷技术是指在夜晚用电低谷期进行电动制冷，利用储能材料的显热或者潜热特性，将电力转化为冷量储存在蓄冷剂中，在白天用电高峰期再将冷量释放出来的技术。其不仅可以用于电力的“移峰转谷”，而且在制冷、化工、医药、食品等领域也起到了重要作用。
目前已知的蓄冷技术包括水蓄冷、冰蓄冷以及相变蓄冷。水蓄冷的本质是利用水的显热将冷量储存起来，在需要冷量时将低温水中的冷量释放出来。由于水的比热容较小，因此通常需要使用大量的水储存冷量，这就导致水蓄冷有很多局限性，例如蓄冷效果差、蓄冷密度低、蓄冷效率低、占地面积大、冷量损耗大等缺点。冰蓄冷主要通过冰的相变潜热储存冷量，再利用冰块的融化释放冷量。常压下冰在0℃时的相变潜热高达333.7J/g，远远高于水的显热，因此单位体积的冰远比单位体积的水储存的冷量多很多。冰蓄冷虽然具有较高的潜热，但是也存在易泄漏的问题，而且冰的相变温度为0℃，无法满足对温度有较高要求的冷链运输和冷库储存。相变蓄冷是指以相变材料作为蓄冷剂，通过其相变潜热进行冷量储存，在使用时再将冷量释放出来。相同体积情况下，相变蓄冷的储能密度是显热蓄冷的5-14倍，其具有温度变化小、蓄冷效率高、体积变化较小、质量轻便、种类繁多和蓄冷温度范围广泛等优点，在蓄冷领域占有非常重要的位置。相较于水蓄冷和冰蓄冷技术，相变蓄冷还具有蓄冷温度低、冷量储存密度大、种类多等优势，因此发展基于相变材料的蓄冷技术在解决冷链运输损耗以及供电不平衡等问题上有非常重大的意义。
相变蓄冷剂主要是通过相变材料进行蓄冷。相变材料是指在温度恒定的情况下，物相发生改变过程中存在热量吸收和释放现象的物质。在物相发生改变的过程中，相变材料将会释放或者吸收大量的热量，这个热量被称为相变潜热，发生相变时的温度称作相变温度。在热量储存过程中，主要涉及到能量从材料的一种物相状态转移到材料的另外一种物相状态。例如保持氯化钠温度恒定不变，氯化钠吸收热量由固态变为液态，这个过程中氯化钠温度没有发生变化只发生了物相变化，因此氯化钠可被称为相变材料，由固态变为液态所吸收的热量被称作相变潜热。
相变蓄冷剂按照化学组成可分为无机相变蓄冷剂、有机相变蓄冷剂和复合相变蓄冷剂三类。其中有机相变蓄冷剂具有高潜热、过冷度小和相分离、种类丰富等优点，如公开文献1(周孙希,章学来,刘升.十四烷-正辛酸有机复合相变材料的制备和性能[J].储能科学与技术,2018,7(04):692-697)、公开文献2(方贵银,邢琳,杨帆等.相变蓄冷材料制备及热性能研究[J].低温与超导,2006(01):68-70.)等。有机相变蓄冷剂虽然有很多优点，但是也存在一些问题，例如固有的导热系数低、阻燃性差、热稳定性差等问题，这些缺点大大限制了其应用。
相比之下，无机相变蓄冷剂有较为广泛的应用前景，是蓄冷技术的主要发展方向。无机相变蓄冷剂具有无臭、潜热高、导热系数高、体积变化小、环保、廉价等一系列优点，但同时也存在一些问题(即过冷和相分离)，并且其在固-液相变时容易发生泄露造成污染，易泄露是液-固无机相变剂的一大难题。相分离是指相变蓄冷剂进行多次冷冻-解冻循环后，部分溶质(盐)析出而沉降于底部，出现溶质与溶剂分层的现象。相分离不仅破坏了相变蓄冷剂的均一相，而且会严重影响相变材料的相变温度以及相变潜热，导致相变材料的稳定性降低，从而降低了使用寿命。此外随着相变蓄冷剂的冷冻-解冻循环次数增加，溶液中的无机盐析出现象也会越来越严重，相分离现象也越明显，这就导致相变材料的蓄冷性能越来越差。因此如何解决过冷和相分离问题，已成为研发新型无机相变蓄冷剂的主要任务。
氯化钠是最常见的无机盐，具有储量丰富、价格低廉等优点，在制作相变蓄冷剂方面具有很大的成本优势，但是氯化钠溶液在发生固-液相变时容易发生泄露，且存在过冷和相分离问题。在公开文献3(班超方,卢立新,潘嘹.冷冻型复合相变蓄冷材料的制备与性能评价[J].化工新型材料,2019,47(05):218-221,226.)中，班超方等人以NaCl作为主储能剂，通过添加羧甲基纤维素钠(CMC)作为增稠剂，研发出一种新型复合相变蓄冷剂。然而CMC的耐盐性和增稠效果较差，导致该蓄冷剂具有较大的流动性，存在泄露和污染的风险，在实际应用中可能具有一定的局限性。在公开文献4(吴彤.镁基无机盐低温相变材料的制备及性能研究[D].华南理工大学,2020.DOI:10.27151/d.cnki.ghnlu.2020.003553.)中，吴彤等人以23wt％的MgCl2溶液为主要储能材料，以1wt％的CaCl2和0.25wt％的Ca(OH)2为成核剂，以0.5wt％的黄原胶作为增稠剂，研发出一种新型复合相变蓄冷剂。文献记载该复合相变蓄冷剂的潜热较低，仅为139.8J/g，这说明其储存冷量的效率较低。在公开文献5(HAN B,CHOl JH,DANTZlG J A,et al.A quanttative analysis on latent heat of an aqueousbinary mixture[J].Cryobiology 2006,52(1):146-151)中，HAN等人制备出五种不同浓度的盐-水二元无机相变材料，通过DSC技术发现其中一种无机相变材料的相变温度为-22℃，但是其相变潜热较低，仅为115J/g。
为了解决易泄露及相分离的问题，我们选用聚丙烯酰胺与锂皂石进行协同增稠。聚丙烯酰胺是一种常用的有机增稠剂，锂皂石是一种高效的无机增稠剂，且两者之间可通过氢键与静电作用力等在水溶液中相互交联进一步增稠，有效降低溶液的流动性。此外，锂皂石还可以作为成核剂，有效降低氯化钠相变蓄冷剂的过冷度。由此制得的复合相变蓄冷剂，具有黏稠度高、循环稳定性强、相变潜热大、无相分离与泄露等优势。
发明内容
本发明的主要目的在于解决现有无机相变蓄冷剂普遍存在的易泄露、相分离、使用寿命短等问题，针对常见交联剂、增稠剂的增稠效果较弱等缺陷，本发明提出选用聚丙烯酰胺与锂皂石相互交联协同增稠，此外锂皂石还具有抑制过冷的功能，通过调整氯化钠溶液的比例灵活调控不同的相变温度点，从而适应了不同运输环境下的食品保鲜需求，不仅节约了运输保鲜成本而且减轻了环境污染压力。实验结果还表明，本发明提供的复合低温相变蓄冷剂具有非常好的循环性能，即便多次循环使用后其热物性能没有发生显著变化。
本发明提供一种高潜热复合低温相变蓄冷剂，其由氯化钠、聚丙烯酰胺、锂皂石、溶剂组成，并且氯化钠、聚丙烯酰胺、锂皂石都均匀分散在溶剂中。氯化钠溶液作为主要的储能物质；聚丙烯酰胺与锂皂石作为增稠剂提高溶液粘稠度，防止发生泄露与相分离问题；锂皂石具有增稠剂和成核剂双重功效，在进一步提高溶液粘稠度的同时，对过冷有较好的抑制作用。
在其中一个方案中，该复合低温相变蓄冷剂中各个组份以质量分数计的含量关系如下：氯化钠≥聚丙烯酰胺≥锂皂石。当聚丙烯酰胺的质量分数小于5％时，溶液粘稠度过低无法形成粘稠的凝胶状，容易发生泄漏与相分离，因此聚丙烯酰胺的质量分数应大于5％。氯化钠溶液是主要的储能物质，氯化钠浓度的改变会影响相变温度和相变潜热，并且氯化钠浓度越高相变温度越低，相变潜热也会有所降低。锂皂石主要起到降低过冷和增稠的双重作用。
在另外一个方案中，该复合低温相变蓄冷剂按照质量分数计的组成为：氯化钠不超过26.5％，聚丙烯酰胺不超过15％，锂皂石不超过10％，余量为溶剂。
在较佳方案中，该复合低温相变蓄冷剂按照重量分数计的组成为：氯化钠5％-10％，聚丙烯酰胺5％-7％，锂皂石3％-4％，余量为溶剂。
在其中一个方案中，所述溶剂具体为去离子水。
在其中一个方案中，该复合低温相变蓄冷剂的潜热为0-230J/g，优选为200-230J/g，相变温度为0℃至-25℃，优选为-6℃至-25℃。
本发明还提供一种高潜热复合低温相变蓄冷剂的制备方法，具体包括以下步骤：首先按比例备料，接着将氯化钠与溶剂混合并搅拌均匀，再缓慢加入锂皂石并搅拌使其分散均匀，最后快速且均匀的加入聚丙烯酰胺并搅拌均匀即可。本发明之所以需要先配制一定浓度的氯化钠溶液，主要是因为氯化钠溶液可以降低锂皂石或者聚丙烯酰胺的粘稠性能，例如单纯3wt％锂皂石或者聚丙烯酰胺溶液的粘稠度已经非常高，几乎没有流动性。加料时如果先加入锂皂石或者聚丙烯酰胺，此时溶液已经形成凝胶状并且无法搅拌，再加入氯化钠只会浮于凝胶上方而无法溶解，这样就不能配制出均匀分散的溶液。因此只能在加入氯化钠之后再加入锂皂石，这是因为锂皂石对氯化钠溶液的粘稠度影响较小，加入锂皂石后混合溶液依然可以正常搅拌。若在加入氯化钠后先加入聚丙烯酰胺，很可能会面临溶液粘稠度过高无法搅拌的问题，之后再加入锂皂石溶解起来较为困难。本发明之所以需要快速且匀速加入聚丙烯酰胺，主要是为了防止其发生团聚及由此导致的分散不均匀。
在其中一个方案中，加入氯化钠时的搅拌速度≤加入锂皂石时的搅拌速度＜加入聚丙烯酰胺前的搅拌速度＜加入聚丙烯酰胺后的搅拌速度。锂皂石对氯化钠溶液的粘稠度影响较小，因此加入锂皂石后搅拌速度可以不用改变；加入聚丙烯酰胺后调大搅拌速度是为了加速其溶解和均匀分散，加完聚丙烯酰胺后再次提高转速，是因为聚丙烯酰胺逐渐溶解导致溶液粘稠度增大，搅拌阻力增大，此时需要提高转速以保持溶液可以快速搅拌均匀。
在另外一个方案中，加入氯化钠时的搅拌速度为300-800r/min，加入锂皂石时的搅拌速度为600-800r/min，加入聚丙烯酰胺前的搅拌速度为800-1000r/min，加入聚丙烯酰胺后的搅拌速度为1000-2300r/min。
在其中一个方案中，加入聚丙烯酰胺时的搅拌时间＜加入氯化钠后的搅拌时间≤加入锂皂石后的搅拌时间＜加入聚丙烯酰胺后的搅拌时间。
在另外一个方案中，加入聚丙烯酰胺时的搅拌时间5-20s，加入氯化钠后的搅拌时间为5-20min，加入锂皂石后的搅拌时间10-30min，加入聚丙烯酰胺后的搅拌时间150-300min。
本发明还提供一种高潜热复合低温相变蓄冷剂在冷链运输、供电移峰转谷等方面的应用。
本发明旨在提供一种新型高潜热复合低温相变蓄冷剂，成功的同时解决了当前无机相变蓄冷剂常见的易泄露、相分离、使用寿命短等问题和缺陷。本发明利用聚丙烯酰胺与锂皂石作为协同增稠剂，同时抑制蓄冷剂的过冷现象，通过优化调整氯化钠的比例可以方便灵活的调控蓄冷剂的相变温度点，以适应不同的应用需求。当氯化钠浓度为5％时，该蓄冷剂的融化温度为-6.768℃；当氯化钠浓度为15％时，该蓄冷剂的融化温度降低至-21.77℃。实验测试结果表明，该复合低温相变蓄冷剂具有非常好的循环性能，即便多次循环(20次以上冷冻-融化循环)使用后热物性能也没有发生显著变化。该复合低温相变蓄冷剂具有较高的粘稠度因而流动性较小，即便将其装入敞口容器中倒立放置也不会流出，可有效防止泄露事故的发生以及由此造成的环境污染。
与前述同类产品相比，本发明的进步效果体现在以下几方面：
(1)本发明提供的复合低温相变蓄冷剂具有较高的潜热，相变潜热高达224.71J/g，而常规复合无机相变蓄冷剂的相变潜热通常在160J/g的水平，从这一指标看本发明优势明显；
(2)本发明提供的复合低温相变蓄冷剂具有非常优异的循环性能，经过20次以上冷冻-融化循环后，其热物性能几乎不变，因此使用寿命较好，综合成本也较低；
(3)本发明提供的复合低温相变蓄冷剂具有良好的温度可控性，只需在制备过程中改变氯化钠的加入量，就能轻松合成不同相变温度的复合低温相变蓄冷剂，并且相变温度范围较广，在0℃至-25℃之间灵活可调，这有利于扩大其应用领域和应用场景；
(4)本发明提供的复合低温相变蓄冷剂的粘稠度非常高、流动性很差，有效的解决了无机蓄冷剂长期存在的易泄漏和相分离问题，从此无需担心泄露带来的污染问题；
(5)本发明提供的复合低温相变蓄冷剂以氯化钠溶液作为主要的储能物质，而氯化钠具有价格低廉、来源广泛、性质稳定、性价比高等诸多优点，因此可以低成本、批量化生产该蓄冷剂。
附图说明
图1为实施例1-3制得的复合低温相变蓄冷剂的流动性照片；
图2为实施例1制得的复合低温相变蓄冷剂的DSC曲线图；
图3为实施例2制得的复合低温相变蓄冷剂的DSC曲线图；
图4为实施例3制得的复合低温相变蓄冷剂的DSC曲线图；
图5为实施例2制得的复合低温相变蓄冷剂吸热/放热循环测试的DSC曲线图；
图6为不同锂皂石浓度下制得的复合低温相变蓄冷剂的步冷曲线图；
图7为实施例1-3制得的复合低温相变蓄冷剂以及空气、水的蓄冷效果对照图。
具体实施方式
为使本领域普通技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例及附图进行进一步说明。
实施例1
一种高潜热复合低温相变蓄冷剂，其质量百分数组成为：氯化钠5％，聚丙烯酰胺5％，锂皂石4％，其余为去离子水。
该高潜热复合低温相变蓄冷剂的制备过程具体如下：称取5g氯化钠倒入烧杯中，再加入86mL去离子水，以500r/min的转速磁力搅拌10min，使氯化钠完全溶于水中并混合均匀，得到氯化钠溶液；称取4g锂皂石并缓慢加入到上述氯化钠溶液中，以600r/min的转速磁力搅拌15min以上，使锂皂石均匀分散在氯化钠溶液中；适当提高磁力搅拌器的转速至800-1000r/min，然后将5g聚丙烯酰胺快速且匀速的加入到混合溶液中，再次提高磁力搅拌器的转速至1000-2300r/min，确保溶液匀速搅拌180min直至搅拌均匀，由此得到氯化钠/聚丙烯酰胺/锂皂石复合相变蓄冷剂。
实施例2
一种高潜热复合低温相变蓄冷剂，其质量百分数组成为：氯化钠10％，聚丙烯酰胺5％，锂皂石4％，其余为去离子水。
该高潜热复合低温相变蓄冷剂的制备过程具体如下：称取10g氯化钠倒入烧杯中，再加入81mL去离子水，以600r/min的转速磁力搅拌10min，使氯化钠完全溶于水中并混合均匀，得到氯化钠溶液；称取4g锂皂石并缓慢加入到上述氯化钠溶液中，以700r/min的转速磁力搅拌20min以上，使锂皂石均匀分散在氯化钠溶液中；适当提高磁力搅拌器的转速至800-1000r/min以上，然后将5g聚丙烯酰胺快速且匀速的加入到混合溶液中，再次提高磁力搅拌器的转速至1000-2300r/min，确保溶液匀速搅拌220min直至搅拌均匀，由此得到氯化钠/聚丙烯酰胺/锂皂石复合相变蓄冷剂。
实施例3
一种高潜热复合低温相变蓄冷剂，其质量百分数组成为：氯化钠15％，聚丙烯酰胺5％，锂皂石4％，其余为去离子水。
该高潜热复合低温相变蓄冷剂的制备过程具体如下：称取15g氯化钠倒入烧杯中，再加入76mL去离子水，以700r/min的转速磁力搅拌15min，使氯化钠完全溶于水中并混合均匀，得到氯化钠溶液；称取4g锂皂石并缓慢加入到上述氯化钠溶液中，以750r/min的转速磁力搅拌20min以上，使锂皂石均匀分散在氯化钠溶液中；适当提高磁力搅拌器的转速至800-1000r/min以上，然后将5g聚丙烯酰胺快速且匀速的加入到混合溶液中，再次提高磁力搅拌器的转速至1000-2300r/min，确保溶液匀速搅拌240min直至搅拌均匀，由此得到氯化钠/聚丙烯酰胺/锂皂石复合相变蓄冷剂。
实施例4
一种高潜热复合低温相变蓄冷剂，其质量百分数组成为：氯化钠10％，聚丙烯酰胺7％，锂皂石4％，其余为去离子水。
该高潜热复合低温相变蓄冷剂的制备过程具体如下：称取10g氯化钠倒入烧杯中，再加入79mL去离子水，以600r/min的转速磁力搅拌10min，使氯化钠完全溶于水中并混合均匀，得到氯化钠溶液；称取4g锂皂石并缓慢加入到上述氯化钠溶液中，以700r/min的转速磁力搅拌20min以上，使锂皂石均匀分散在氯化钠溶液中；适当提高磁力搅拌器的转速至800-1000r/min以上，然后将7g聚丙烯酰胺快速且匀速的加入到混合溶液中，再次提高磁力搅拌器的转速至1000-2300r/min，确保溶液匀速搅拌250min直至搅拌均匀，由此得到氯化钠/聚丙烯酰胺/锂皂石复合相变蓄冷剂。
实施例5
一种高潜热复合低温相变蓄冷剂，其质量百分数组成为：氯化钠15％，聚丙烯酰胺7％，锂皂石3％，其余为去离子水。
该高潜热复合低温相变蓄冷剂的制备过程具体如下：称取15g氯化钠倒入烧杯中，再加入75mL去离子水，以700r/min的转速磁力搅拌15min，使氯化钠完全溶于水中并混合均匀，得到氯化钠溶液；称取3g锂皂石并缓慢加入到上述氯化钠溶液中，以750r/min的转速磁力搅拌20min以上，使锂皂石均匀分散在氯化钠溶液中；适当提高磁力搅拌器的转速至800-1000r/min，然后将7g聚丙烯酰胺快速且匀速的加入到混合溶液中，再次提高磁力搅拌器的转速至1000-2300r/min，确保溶液匀速搅拌280min直至搅拌均匀，由此得到氯化钠/聚丙烯酰胺/锂皂石复合相变蓄冷剂。
为充分了解本发明制得的各个蓄冷剂的性能，分别对其进行了测试。
(1)流动性测试
实验过程如下：分别将50g蓄冷剂加入到不同烧杯中静置60min，接着将一个烧杯倒立放置，同时另一个烧杯正常放置，继续静置5min后观察蓄冷剂是否滴落或者流动。
实施例1-3制得的复合相变蓄冷剂的流动性实验照片如图1所示，其中上排(a)均为正常静置状态，下排(b)均为倒立静置状态，上下排从左至右依次为实施例1-3的蓄冷剂样品。由图1可知，实施例1-3制得的复合相变蓄冷剂都具有较高的粘稠性，即便倒立放置也不会在重力的影响下出现滴落或流动现象，这表明该蓄冷剂的流动性都很差，在使用时无须担心泄露和污染问题。
(2)DSC测试
实施例1-3制得的复合相变蓄冷剂的DSC测试结果分别如图2-4所示。从图中可以看出，实施例1-3中复合相变蓄冷剂的潜热分别为224.72J/g、210.47J/g、208.72J/g，相变温度分别为-6.768℃、-8.833℃、-21.77℃。这说明制得的复合相变蓄冷剂的潜热都较高同时相变温度都较低，并且都随氯化钠含量的升高而降低，因此通过控制氯化钠的含量可以灵活调节复合相变蓄冷剂的性能。
(3)吸热/放热循环测试
实验过程如下：将20g复合低温相变蓄冷剂置于烧杯中，用保鲜膜密封后放入冰箱(-25℃)中冷冻6h确保其完全冷冻好，取出烧杯后置于室温环境下使其自然升至室温，如此冷冻-融化反复循环20次，对第1次循环和第20次循环的复合低温相变蓄冷剂取样进行DSC检测。
实施例2制得的复合低温相变蓄冷剂的吸热/放热循环测试结果如图5所示。由图可知，该蓄冷剂的过冷度较小，仅为0.8℃，经过20次冷冻-融化循环后其相变潜热依然为210.47J/g，没有发生变化。这说明该蓄冷剂的循环性能非常优异，具有较长的使用寿命，这不仅节约了生产、使用成本，而且也减少了对环境的污染。
(4)不同锂皂石浓度下的步冷测试
以实施例2为例，在保持其他条件不变的情况下仅改变锂皂石的用量，分别制得了锂皂石含量为0％、2％、3％、4％的相变蓄冷剂。将不同锂皂石浓度的复合低温相变蓄冷剂放入塑料烧杯中并置于冰箱内，将精创GSP-6智能温度计的温度探头插入这些复合低温相变蓄冷剂的内部，打开温度记录开关，每10s记录一次温度变化。由于冰箱(设定温度-25℃)底部温度过低，因此在烧杯下面铺上一层泡沫板，防止复合低温相变蓄冷剂直接接触冰箱底部，以此保证复合低温相变蓄冷剂周围温度一致。实时监测三种蓄冷剂在相变过程中的温度变化并记录，最后对数据进行分析计算得出过冷度，结果如图6所示。
由图6可知，锂皂石含量为0％的复合低温相变蓄冷剂的过冷度较高，而锂皂石含量为4％的复合低温相变蓄冷剂的过冷度低，效果最好。随着锂皂石含量的增加，样品过冷度逐渐下降，这说明锂皂石具有改善复合相变蓄冷剂过冷现象的作用。综上，锂皂石除了调节蓄冷剂的粘稠度外，还可以大幅度降低过冷，有效改善蓄冷剂的实际应用效果，其作用至关重要。
(5)蓄冷效果测试
分别以实施例1-3制得的复合低温相变蓄冷剂以及空气和水作为原料，将四种样品分别放入烧杯中，接着将烧杯置于冰箱中充分冷冻。准备5个规格、大小、材质相同的保温盒置于桌面，将精创GSP-6温度探头插入保温盒内，打开温度计开关开始记录温度变化。将冷冻好的四种样品分别加入到其中4个保温盒中，另外1个保温盒留作空白对照实验，记录室温下保温盒内的温度变化。对实验数据进行绘图计算，结果如图7所示。
由图7可知，三种不同配比的复合低温相变蓄冷剂均具有良好的蓄冷效果，可以长时间维持低温状态，效果均优于水。实验还发现，氯化钠含量为10％、15％的复合低温相变蓄冷剂可以维持更低的温度，且随着氯化钠含量的增加蓄冷效果逐渐上升，维持低温时间更长。因此可以根据不同的实际要求，选择不同氯化钠含量的复合低温相变蓄冷剂。
Claims (10)
1.一种高潜热复合低温相变蓄冷剂，其特征在于：该蓄冷剂由氯化钠、聚丙烯酰胺、锂皂石、溶剂组成，并且氯化钠、聚丙烯酰胺、锂皂石均匀分散在溶剂中。
2.如权利要求1所述的高潜热复合低温相变蓄冷剂，其特征在于：该蓄冷剂中氯化钠的质量分数≥聚丙烯酰胺的质量分数＞锂皂石的质量分数。
3.如权利要求2所述的高潜热复合低温相变蓄冷剂，其特征在于：该蓄冷剂按照质量分数计的组成为：氯化钠不超过26.5％，聚丙烯酰胺不超过15％，锂皂石不超过10％，余量为溶剂。
4.如权利要求3所述的高潜热复合低温相变蓄冷剂，其特征在于：该蓄冷剂按照质量分数计的组成为：氯化钠5％-10％，聚丙烯酰胺5％-7％，锂皂石3％-4％，余量为溶剂，所述溶剂具体为去离子水。
5.如权利要求1所述的高潜热复合低温相变蓄冷剂，其特征在于：该蓄冷剂的潜热为0-230J/g，相变温度为0℃至-25℃，形态为黏稠度较高的液体。
6.权利要求1-5任意一项所述高潜热复合低温相变蓄冷剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：首先按比例备料，接着将氯化钠与溶剂混合并搅拌均匀，再缓慢加入锂皂石并搅拌均匀，最后快速且均匀的加入聚丙烯酰胺并搅拌均匀。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：加入氯化钠时的搅拌速度≤加入锂皂石时的搅拌速度＜加入聚丙烯酰胺前的搅拌速度＜加入聚丙烯酰胺后的搅拌速度。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：加入氯化钠时的搅拌速度为300-800r/min，加入锂皂石时的搅拌速度为600-800r/min，加入聚丙烯酰胺前的搅拌速度为800-1000r/min，加入聚丙烯酰胺后的搅拌速度为1000-2300r/min。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于：加入聚丙烯酰胺时的搅拌时间＜加入氯化钠后的搅拌时间≤加入锂皂石后的搅拌时间＜加入聚丙烯酰胺后的搅拌时间。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：加入聚丙烯酰胺时的搅拌时间5-20s，加入氯化钠后的搅拌时间为5-20min，加入锂皂石后的搅拌时间为10-30min，加入聚丙烯酰胺后的搅拌时间150-300min。
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