CN1668718A - 储热介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及以相变热形式储存热能的相变材料(PCMs)及其用途。

Description

储热介质
本发明涉及以相变热形式储存热能的相变材料(PCMs)，这些材料基于水和两种选自由硝酸锌、硝酸锂、硝酸钙、硝酸镁、硝酸钾和硝酸钠组成的组的盐构成的三元混合物，本发明还涉及这些材料的制备及其用途。
在工业生产过程中通常必须避免热峰或热不足，即恒温是必需的。为此，通常利用热交换器。这些热交换器含有传热介质，用于将热从一处或一种介质传递到另一处或另一种介质。为了消除热峰，可以例如使用热交换器将热排放到空气中。然而，其后这种热就不能再用于弥补热不足。使用储热系统可以解决这一问题。
已知的储存介质的例子是用于储存显热的水或岩石/混凝土，或者用于储存熔融热形式的热(“潜热”)的相变材料(PCMs)，例如盐、水合盐或其混合物。
已知的是，当物质熔融(即从固相转变成液相)时会消耗热，即吸收热，而且只要仍然保持液态，热量就会以潜热形式储存在其中，并且这种潜热在固化(即从液相转变成固相)时又会释放出来。
由于热传递/流动必须要有温度差，因此储热系统蓄热的基本要求是其温度高于放热过程中能够达到的温度。热的质量取决于它可被再次利用时的温度：温度越高，这种热可被利用的方式就越多。因此，储存过程中温度最好降低得尽可能少。
储存显热(例如通过加热水)时，热输入与储存材料的持续加热同时进行(放热时与此相反)，而潜热是在PCM的熔点处储存和释放的。因此，潜热储存与显热储存相比，优点在于温度损失仅限于从储存系统中传递出热量和热量传递到储存系统的过程中的损失。
关于潜热储存系统中的储存介质，迄今通常使用在使用时必需的温度范围内会发生固-液转换的物质，即在使用时熔融的物质。
如人们所知，无机盐、特别是其水合物是具有最高熔融比热的物质，并因此成为受人喜爱的潜热储存系统(PCMs)。除合适的熔点和熔融热外，它们在工业上的应用还取决于许多其它性质，例如过冷和分层，这极大地限制了迄今所知不多的PCMs的运用。
对于大约25℃的温度范围，只有很少的PCMs是已知的。然而，该范围对建筑部门非常重要。石蜡和熔点为29℃的三水合硝酸锂、熔点为18℃的四水合氟化钾、和熔点为24℃的芒硝是已知的。
由于石蜡具有易燃性，其在建筑部门中使用是有问题的。无机材料具有相当程度的分层作用(异质熔融特性)和/或相当程度的过冷趋势。
本发明的目标是提供用于储热并在25℃左右进行缓冲的循环稳定的相变材料(PCMs)。
本发明涉及含有由水和两种选自由硝酸锂、硝酸钠、硝酸镁、硝酸钾、硝酸钙和硝酸锌组成的组的盐构成的三元混合物的储热介质。本发明还涉及选自由硝酸锌/硝酸锂/水、硝酸锌/硝酸钙/水、硝酸锂/硝酸钠/水和硝酸锌/硝酸镁/水组成的组的三元混合物。本发明还涉及这些混合物的制备方法及其在潜热储存系统中作为储存介质的用途(可选择地与助剂一起)，用于建筑物的恒温，用在灰泥中或在软百叶窗中或其上，和用在机动车、运输或储存设备的空调装置中。可以用在透明绝热系统(TTIs)中，也可以用在内墙和外墙及天花板中以增加“热质量”。
对于本发明而言，术语恒温是指绝热和由此保持温度，以及吸收短暂温度变化或峰值。其在热量储存和选择性释放中以及在热量吸收和因此的冷却中都可以应用。
本发明的储热介质被界定为相变材料(PCM)，其含有水和两种选自由硝酸锂、硝酸钠、硝酸镁、硝酸钾、硝酸钙和硝酸锌组成的组的盐。
也可以使用这些化合物各自的水合物。特别优选的是硝酸锂/硝酸锌/水、硝酸锂/硝酸钠/水、硝酸钙/硝酸锌/水和硝酸镁/硝酸锌/水。
已经发现，本发明的介质的熔点在25℃左右的所需温度范围内。
下表摘录了其它合适的混合物。
化合物编号  组分1  组分2 组分3
1  LiNO3  NaNO3 水
2  LiNO3  Mg(NO3)2 水
3  LiNO3  Ca(NO3)2 水
4  LiNO3  Zn(NO3)2 水
5  NaNO3  Mg(NO3)2 水
6  NaNO3  Ca(NO3)2 水
7  NaNO3  Zn(NO3)2 水
8  Mg(NO3)2  Ca(NO3)2 水
9  Mg(NO3)2  Zn(NO3)2 水
10  Ca(NO3)2  Zn(NO3)2 水
11  LiNO3  LiCl 水
12  LiNO3  LiClO4 水
13  LiClO4  Ca(ClO4)2 水
14  Ca(NO3)2  Ca(ClO4)2 水
15  LiCl  MgCl2 水
16  LiCl  CaCl2 水
17  LiCl  ZnCl2 水
表1：混合物
固/液相转换是由这些混合物的组成确定的。
这些混合物的组成为1至70重量％，优选为7至58重量％。将盐和水或其水合物熔融并通过剧烈搅拌均匀混合。该装置上可连有保护管以防止生成的水蒸气逸出。这能够使组分的混合比保持恒定。
也可以使其它合适的原料，例如氢氧化物、氧化物、碳酸盐等与硝酸反应以生成所需的硝酸盐。
冷却至低于熔点以后，可另外通过声负载或机械负载引发结晶。
除了盐混合物，本发明的混合物还可以含有成核剂。
此外，本发明的混合物可以微量封装或大量封装，如果必要可以加入其它辅助剂。
下列实施例是为了更加详细地解释本发明，但不是为了限制本发明。
实施例
实施例1：
NaNO3/LiNO3/水
称出228.5克硝酸锂和26.76克硝酸钠，与156.45克去离子水一起放入圆颈烧瓶中，并在加热罩中在大约40℃使其熔融。获得清澈的淡黄色熔融物。该混合物的熔点为27.7℃。
类似地制备下列混合物：
混合物  组分1  重量％  组分2  重量％  组分3  重量％
 A  Zn(NO3)2  37-40  LiNO3  20-24  H2O  36-43
 B  Zn(NO3)2  32-35  Ca(NO3)2  31-34  H2O  31-37
 C  LiNO3  50-55  NaNO3  7-9  H2O  36-43
 D  Zn(NO3)2  55-58  Mg(NO3)2  7-9  H2O  33-38
 E  Zn(NO3)2  35-38  Mg(NO3)2  31-34  H2O  28-34
这些混合物的熔点在25℃左右的所需温度范围内。
混合物  熔点
A  20℃
B  23℃
C  27℃
D  32℃
E  33℃
实施例2：
Mg(NO3)2·6H2O/NaNO3/KNO3
称出34.25克六水合硝酸镁，与3.5克硝酸钠和12.25克硝酸钾一起放入圆颈烧瓶中。在90℃的油浴温度下，将这些盐均匀熔融，同时不停地搅拌。获得清澈的淡黄色熔融物。它可通过随后的捏和特别好地结晶。
该混合物的熔点为65℃。

Claims (10)

1.一种储热介质，其含有由水和两种选自由硝酸锂、硝酸钠、硝酸镁、硝酸钾、硝酸钙和硝酸锌组成的组的盐构成的三元混合物。
2.如权利要求1所述的储热介质，其特征在于混合物中各种组分的比例为1至70重量％。
3.如权利要求2所述的储热介质，其特征在于混合物中各种组分的比例为7至58重量％。
4.如权利要求1所述的储热介质，其特征在于该混合物由硝酸锌/硝酸锂/水、硝酸锌/硝酸钙/水、硝酸锂/硝酸钠/水或硝酸锌/硝酸镁/水构成。
5.如权利要求1所述的储热介质，其特征在于该介质是封装的。
6.制备如权利要求1所述介质的方法，其特征在于将选自由硝酸锂、硝酸钠、硝酸镁、硝酸钾、硝酸钙和硝酸锌或其水合物组成的组的两种化合物与水的混合物熔融，其中混合物中各种组分的比例为10至90mol％，并非必要地随后使其结晶。
7.如权利要求1所述介质的用途，非必要地与辅助剂一起，用作潜热储存系统中的储存介质。
8.如权利要求1所述的介质用于建筑物恒温的用途，用在灰泥中或在软百叶窗中或在软百叶窗上。
9.如权利要求1所述的介质在机动车、运输或储存设备的空调装置中的用途。
10.如权利要求1所述的介质在透明绝热系统中的用途。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103298904A (zh) * 2011-01-07 2013-09-11 西门子公司 用于太阳能设备的传热介质
CN106795424A (zh) * 2014-07-16 2017-05-31 西门子公司 盐混合物
CN108264888A (zh) * 2016-12-30 2018-07-10 百吉瑞（天津）新能源有限公司 一种熔盐水溶液储能工质及其应用

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007052235A1 (de) * 2007-10-22 2009-04-23 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Thermische Speichervorrichtung und Verwendung von Mehrstoffsystemen
US7588694B1 (en) * 2008-02-14 2009-09-15 Sandia Corporation Low-melting point inorganic nitrate salt heat transfer fluid
US7828990B1 (en) * 2008-02-14 2010-11-09 Sandia Corporation Low-melting point heat transfer fluid
WO2009105643A2 (en) * 2008-02-22 2009-08-27 Dow Global Technologies Inc. Heat storage devices
US9873305B2 (en) 2008-02-22 2018-01-23 Dow Global Technologies Inc. Heater module including thermal energy storage material
US9038709B2 (en) 2008-02-22 2015-05-26 Dow Global Technologies Llc Thermal energy storage materials
US20120018116A1 (en) * 2010-07-21 2012-01-26 Terrafore, Inc Thermal energy storage system comprising encapsulated phase change material
KR20140000227A (ko) * 2010-09-20 2014-01-02 스테이트 오브 오레곤 액팅 바이 앤드 쓰루 더 스테이트 보드 오브 하이어 에쥬케이션 온 비해프 오브 오레곤 스테이트 유니버시티 에너지 저장 및 유체 정제를 위한 시스템 및 방법
DE102010041460A1 (de) * 2010-09-27 2012-01-19 Siemens Aktiengesellschaft Wärmetransfermedium, Verwendung dazu und Verfahren zum Betreiben einer solarthermischen Kraftwerksanlage
CN103688119B (zh) * 2011-07-12 2016-01-20 夏普株式会社 保冷库和温度控制系统、空调系统、供热水系统
DE102011083735A1 (de) * 2011-09-29 2013-04-04 Siemens Aktiengesellschaft Salzgemenge als Wärmetransfer und/oder Speichermedium für solarthermische Kraftwerksanlagen, Verfahren zur Herstellung dazu
CN102533226A (zh) * 2011-12-15 2012-07-04 中山大学 一种硝酸熔融盐传热蓄热介质及其制备方法与应用
US8703258B1 (en) 2012-01-30 2014-04-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Nucleating agent for lithium nitrate trihydrate thermal energy storage medium
US9650556B2 (en) 2013-01-24 2017-05-16 Southwest Research Institute Encapsulation of high temperature molten salts
CN103881661B (zh) * 2014-03-17 2017-04-26 中南大学 一种相变储能介质及制备方法
GB201816380D0 (en) * 2018-10-08 2018-11-28 Sunamp Ltd Group II metal nitrate based compositions for use as phase change materials
DE102022104371A1 (de) * 2022-02-24 2023-08-24 Va-Q-Tec Ag Latentwärmespeichermaterial für ultrakalte Anwendungen und Behälter für den temperaturgeführten Transport bei ultrakalten Temperaturen

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU808517A1 (ru) * 1978-05-03 1981-02-28 Краснодарский Политехнический Ин-Ститут Теплоаккумулирующий состав
DE2846988A1 (de) * 1978-10-28 1980-05-08 Philips Patentverwaltung Waerme- bzw. kaeltespeicher
SU883134A1 (ru) * 1980-03-13 1981-11-23 Краснодарский политехнический институт Теплоаккумулирующий состав
JPS6250544A (ja) * 1985-08-27 1987-03-05 松下電工株式会社 蓄熱建材およびその製法
JP2793224B2 (ja) * 1989-02-15 1998-09-03 旭電化工業株式会社 潜熱蓄熱剤組成物
DE3929900A1 (de) * 1989-09-08 1991-03-14 Nikolaos Dr Malatidis Phasenwechselmaterial zur speicherung von waerme als umwandlungswaerme
US5348080A (en) * 1990-12-19 1994-09-20 Tokyo Electric Power Company Latent heat storage apparatus and latent heat storage solution therefor
CA2125687C (en) * 1991-12-14 2003-05-06 Rudiger Kniep Salt mixtures for storing thermal energy in the form of heat of phase transformation
US6784356B1 (en) * 1999-04-09 2004-08-31 Modine Manufacturing Company Phase change material with inhibitor and a method of making the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103298904A (zh) * 2011-01-07 2013-09-11 西门子公司 用于太阳能设备的传热介质
CN103298904B (zh) * 2011-01-07 2017-03-08 西门子公司 用于太阳能设备的传热介质
CN106795424A (zh) * 2014-07-16 2017-05-31 西门子公司 盐混合物
CN108264888A (zh) * 2016-12-30 2018-07-10 百吉瑞（天津）新能源有限公司 一种熔盐水溶液储能工质及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
US20050247906A1 (en) 2005-11-10
JP2005533142A (ja) 2005-11-04
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WO2004007635A1 (de) 2004-01-22
DE10231844A1 (de) 2004-01-22
EP1521814A1 (de) 2005-04-13
CA2492695A1 (en) 2004-01-22

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