TW574354B - Process for producing an accumulator composite for accumulating heat or cold - Google Patents

Description

574354 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 __ _ B7五、發明説明（彳） 發明領域： 本發明係相關於一種從壓縮、多孔石墨之基質，用真 空浸漬法將相變物質（p c Μ )導入此基質中，用以製造 可聚積熱或冷的相變熱形態之聚積器複合材料之方法。 發明背景： 熱及冷兩種形態的熱能之聚積，在許多關聯上受到相 當普遍的關心興趣。首先，有效的聚積技術讓能源的供應 及需求，成爲暫時地及局部地失去連結；其次，週期性可 得能源來源之更有效利用，如太陽能變爲可能。此所得結 果特別在環境保護及經濟生存能力觀點上，相當有利。一 種基於利用熱狀態相轉移之熱及冷的聚積技術，其爲既基 於聚集作用狀態的變化，又基於化學反應作用者。在大多 數情況下，固態/液態相轉移是以相變物質利用於能源方 面目的。一重要相變物質之例子是用水於冷的聚積。無論 如何，它也可能使用其他的相轉移，例如固態/氣態或液 態/氣態。 無論如何，大多數習知的熱能聚積技術，留下下列需 要克服的一個或更多個技術困難點：當相轉移時體積之改 變、超冷、低熱傳導、成份分離、複雜的熱交換作用及溫 度控制。 DE 196 30 073 Α1描述一種聚積熱 或冷之聚積器複合材料及它生產方式。該複合材料係由曾 經以固態/液態相變物質真空中浸漬而體密度大於7 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) 見格（2ι〇χ297公釐） ' -4- I--------衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 574354 Α7 Β7 五、發明説明（2 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) g / L之惰性石墨基質。該石墨基質之孔隙度高，並容許 高的相變物質裝塡，至最高達其體積之9 0 %，且當相轉 移體積改變時亦不致破壞。高相變物質裝塡的聚積器複合 材料是很重要的，因此方式它可能達成高的能源密度。此 解法之優點爲使用石墨作爲基質材料，其自然有高的熱傳 導性質，且因爲它本質上爲化學地惰性，少有強制相變物 質之任何限制。 然而，描述於DE 196 30 073 A1之 經濟部智慧財產局w工消費合作社印製 聚積器複合材料在相關於它的生產程序（真空浸漬）上， 有許多的缺點。該程序之特點爲其浸漬基質之前，從壓 縮、多孔石墨產之基質，是在小於1 〇mb a r壓力下加 熱至較佳溫度高於熔點1 〇〜4 Ο °K間，但最高至相變物 質之蒸發溫度。結果將通到相變物質容器之閥門打開，然 後熔融相變物質超量出現，吸入石墨基質中，然後聚積器 複合材料最好冷卻到室溫以下，爲了減低相變物質氣體之 逃出直到儲存容器關閉爲止。石墨基質需使用到兩個分離 容器’且相變物質所需設備經費（包括溫度及壓力控制操 作相關經費），非常的高。 因此，本發明的目的，爲用固態/液態相變物質（ P C Μ ) ’真空浸漬於壓縮、多孔石墨之基質，提供一改 進的製程’如此以致能生產一種高彈性/穩定性、高的熱 傳導性質、高的能源密度之聚積器複合材料，結果其係補 充大量的相變物質，產生高裝塡之相變物質，相較於習知 的技術本製程是大爲簡化，因此亦少了相當的費用。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） -5- 574354 A7 B7 五、發明説明（3 ) 發明之槪述： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 根據本發明，此目的係以根據申請專利範圍第1項之 真空浸漬製程達成。申請主體物質有利的及較佳的實施 例，係在附屬申請專利範圍中。 因此，本發明之主體係爲一種從壓縮、多孔石墨之基 質，用真空浸漬法將相變物質（P c Μ )導入此基質中， 用以製造可聚積熱或冷之聚積器複合材料之方法，其特徵 爲此基質，在大氣壓力下，部分或全部浸入熔融的相變物 質中，係安置於浸漬容器內，然後將浸漬容器抽真空，直 到相變物質裝塡之基質達到所期望的程度。 浸漬容器較佳者，抽氣抽到與熔融的相變物質蒸汽壓 力相當之壓力。 據發現，浸漬容器尺寸較佳者選擇之方式，爲在裝塡 約略相當於熔融的相變物質體積後，它的殘餘氣體空間而 疋。 令人驚奇地，根據本發明建立，用相變物質（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 P C Μ )真空浸漬於石墨之基質的製程，僅需使用一個容 器，就是浸漬容器，使相變物質與抽真空前之基質間直接 觸，關於所得結果之聚積器複合材料的產品性質，不會留 下任何缺點，例如抑制或損害多孔石墨基質之脫氣結果， 及此外設備之複雜性大爲簡化。相變物質不需要在另一外 容器加熱，即不需要分別控制溫度，反而設備有它的整體 性，其通常係乾燥器形態曝露於熱源，例如一乾燥室。此 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） -6 - 574354 A7 B7 五、發明説明（4 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 亦消除計量與各種閥門方式控制壓力共同的複雜管制。根 據本發明，浸漬容器較佳者，爲抽真空直到其壓力達到熔 融的相變物質之沸點，然後以閥門方式關閉。因而，爲使 直到儲存容器關閉減少相變物質氣體之逸出，它不需要如 習知技術的冷卻聚積器複合材料至室溫。根據本發明可能 必須實施之唯一控制，爲當使用水合鹽類，作爲關於相當 水量之預先計量的相變物質時，其爲補償使用非常大氣體 空間之際，蒸發導致之水量損失。 根據本發明之真空浸漬製程，能夠繼續直到聚積器複 合材料之殘餘孔隙度爲5 % v ο 1 ·止。高至約五天浸漬 期間後能夠達到此殘餘孔隙度，較佳者高至約四天。得當 的石墨基質之密度爲7 5〜1 5 0 0 g/L，較佳者爲 75〜3〇0g/L ，更佳者爲約200g/L。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據本發明之製程結果，聚積器複合材料所以優良， 乃因以一種高裝塡之相變物質及高的能源密度、高彈性/ 穩定性及高的熱傳導性質之故。不管高裝塡（殘餘孔隙度 僅爲5 % )之超群高穩定性結果，石墨基質之密度爲7 5 g / L ’明白表示關於在孔隙中相變物質之膨脹性具有高 的基質容許度，表示它自己如聚積器複合材料之具高彈 性。此高彈性相關優點在於相變物質之膨脹性（如水/冰 爲8 % )可以被複合材料內部完全吸收，因此，不需要爲 防止複合材料因膨脹結果而損壞之複雜控制技術。 根據本發明之製程，較佳者包含相變物質之使用，其 經歷固態/液態相轉移溫度範圍爲一 2 5 °C〜1 5 0 〇C。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 發明説明（5) 水代表較佳的相變物質。 根據本發明’其他能使用於本製程之相變物質爲下歹[J 成份或共融物’或調和地熔化混合物中至少成份中之兩項

選 擇 自c a B r 2 、C a C 1 2 # ( 3 H 2〇 C a C 1 2 ' ‘ K F、 K Cl 、K F · • 4 H 2 〇 > L i Cl 〇 3 · 3 H 2 〇、 Mg s 〇 4、M g C 1 2 、 2 η Cl 2 • 5 H 2 〇 、z n S 〇4 、B a ( 〇 H )2 ' Η 2丨 〇、 s < 3 3 · 2 H 2〇 、N. a C 1、N a F > Ν a 〇H N a〇 H •3 .5 H 2 〇、N a 2 H P 〇4、 Ν a 2 S 〇 4、N a 2 S 〇 4 • 1 .0 H 2〇、 N H 4 C 1 、 Ν H 4 H 2 P 1〇4、 N H 4 H C〇3、 _ Ν H 4 N 〇： 3 、 Ν H i F 、 (Ν H 4 ) 2 S 〇 4、 A 1 ( N 0 3 ) 2 Λ C d (N 〇 3)2、 K N〇 3 ' Li N 0 3 Μ g (N 〇 3)2、 M g ( N 0 3 ) 2 · 6 H 2 〇 Ν a N〇 3 、N i (N 0 3 )2 、z n ( N 〇 3 ) 2 > Ζ n (N 〇 3 ) 2 · 6 H 2 〇、 C u ( N 0 3 ) 2 、醋酸 及 乙 酸 〇 較佳 者 使用L i N〇； 3及M g (N〇 3 ) 2 • 6 Η 2 〇 之 共 融 混合 物 作爲相 變 物質 O (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 假如水合鹽類用作相變物質時，關於無水鹽熔化的相 變物質，在某些方面代表鹽溶液本體之水合作用。 較佳實施例之詳細說明： 本發明將參考下列實施例作更詳細的說明: j 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8 - 574354 A7 _ _ B7 五、發明説明（6 ) 實施例：石墨基質之浸漬 在乾燥室之真空乾燥器中，將體密度爲0 · 2 g / m L ( 3 Litres、〇· 6kg)之板片狀（12x12x1 c m )壓縮、多孔石墨之基質，完全浸漬在約6 k g由 L i N〇3及M g ( N〇3 ) 2 · 6 Η 2〇之共融混合物所組 成（密度1 · 6 g / m L及3 · 8 L之熔化物質）相變物 質中。溫度升至9 0 ，再將真空乾燥器壓力慢慢減低直至 達到相變物質之沸點。五分鐘後僅有氣體自基質浮現。當 浸漬操作時爲避免水分流失將乾燥器閥門關閉。浸漬期間 3〜4天後，發現石墨基質之相變物質裝塡爲8 5%，與 一 1 0 %石墨體積相當於5 %殘餘孔隙度。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -9 -

Claims (1)

1. 574354

   A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 附件丨β第9 0 1 1 1 〇 5 1號專利申請案 中文申請專利範圍無劃線替代本 .92年7月4曰修正 1 · 一種製造可聚積熱或冷之聚積器複合材料之方 法，其中該聚積器複合材料係用真空浸漬法將相變物質 (P C Μ )導入一經壓縮之多孔石墨基質中而製得，其特 徵爲此基質係在大氣壓力下部分或全部浸入熔融的相變物 質中’且係被安置於浸漬容器內，然後將浸漬容器抽真 空，直至基質被相變物質裝塡之程度達到所期望者，其中 使用之相變物質爲下列成份中之至少一者或下列成份中至 少二者之共融物或調和熔化成之混合物：C a B r 2、 CaCl2*6H2〇、CaCl2、KF、KCl、 KF，4H2〇、LiCl〇3*3H2〇、MgS〇4、 M g C 1 2 、2 n C 1 2 · 5 Η 2 〇、Z n. S 〇 4 、 畤％.. B a (〇 H ) 2 、H 2 〇、S 〇 3 · 2 H 2 〇、N a C 1 、 NaF、Na〇H、Na〇H.3 · 5H2〇、 C請先閱讀背面之注意事項存填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 a H N 4 、H 4 N 〇 、 p 1 He 2 4 a H N N 〇 〇 N a H N N A L Μ N 〇 N 4 H H N H N 4 2 〇 N .3 〇 〇 N N ( 〇 N 3 3 d 〇 N 〇 N 2 M 2 2 〇 〇 4 c 〇 H s 〇 N K 〇 N a N 〇 2 H 〇 N /1\ Π z 〇 2 H 0 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 574354 經濟部智慧財康局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 Zn (N〇3) 2· 6H2〇、Cu (N〇3) 2、醋酸及乙 酸。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中浸漬容器抽 氣抽到與熔融的相變物質蒸汽壓力相當之壓力。 3 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中在裝塡後浸 漬容器之殘餘氣體空間約略相當於所使用熔融相變物質之 體積。 4 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中真空浸漬繼 續實施’直到聚積器複合材料之殘餘孔隙度爲5 %體積 〇 5 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中進行真空浸 漬製程之期間最多爲五天。 6 _如申請專利範圍第5項之方法，其中進行真空浸 漬製程之期間最多爲四天。 7 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中所使用之相 變物質爲經歷溫度範圍爲- 2 5 °C〜1 5 0 °C之固態/液 態相轉移者。 8 ·如申請專利範圍第1至7項中任一項之方法，其 中所使用的相變物質爲水。 9 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中所使用的相 變物質爲L i N〇3與Mg (Ν〇3) 2 · 6H2〇之共融混 合物。 1 〇 ·如申請專利範圍第9項之方法，其中使用之石 墨基質之密度爲7 5〜1 5 0 0 g/L。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -2 - 574354 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 1 .如申請專利範圍第1 〇項之方法，其中使用之 石墨基質之密度爲7 5〜3 0 0 g/L。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項之方法，其中使用之 石墨基質之密度爲2 0 0 g/L。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -3-