本發(fā)明涉及相變材料，尤其涉及一種配套新能源儲(chǔ)能控溫相變材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、本發(fā)明背景技術(shù)中公開的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

2、新能源是在傳統(tǒng)能源之外開發(fā)的可再生能源，具有資源豐富、普遍具備可再生特性、對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)勢(shì)。太陽能、風(fēng)能等新能源供應(yīng)呈現(xiàn)間斷性，波動(dòng)性大，不能保證持續(xù)性供能，能源無法得到有效利用和及時(shí)存儲(chǔ)。儲(chǔ)能控溫相變材料可以將外界環(huán)境中因溫度變化引起的熱量損失以潛熱形式儲(chǔ)存的新型綠色儲(chǔ)能材料，具有高儲(chǔ)能、低成本、環(huán)保無污等優(yōu)勢(shì)，常與新能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)配套使用。

3、水合無機(jī)鹽類相變材料屬于固-液相變儲(chǔ)能材料，其價(jià)格便宜、與有機(jī)相變材料相比導(dǎo)熱系數(shù)大，在中低溫應(yīng)用場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。然而，現(xiàn)有的水合無機(jī)鹽類相變材料的相變點(diǎn)溫度范圍一般為15～45℃，有機(jī)類相變材料的相變點(diǎn)溫度范圍一般為200～300℃，無法精準(zhǔn)匹配以光熱儲(chǔ)能為代表的新能源所需的50～150℃儲(chǔ)能溫度范圍。通常，50℃為常溫水加熱所需的最低溫度，150℃為太陽能收集器系統(tǒng)可以提供的最高溫度，但現(xiàn)有的無機(jī)相變材料和有機(jī)相變材料均不易適配該溫度段的富余熱能，因此限制了其商用價(jià)值；單一的水合無機(jī)鹽類相變材料往往存在過冷和相分離現(xiàn)象，這將對(duì)新能源的儲(chǔ)能、放熱過程產(chǎn)生不良影響。加入成核劑、增稠劑等可以改善過冷和相分離現(xiàn)象，但同時(shí)又很可能會(huì)造成相變潛熱的降低。

4、發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中，相變溫度在75～85℃的低過冷、無相分離且相變潛熱大于200j/g的水合鹽儲(chǔ)能控溫相變材料很少報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種配套新能源儲(chǔ)能控溫相變材料及其制備方法與應(yīng)用，本發(fā)明提供的儲(chǔ)能控溫相變材料具有非常低的過冷度，無相分離現(xiàn)象，且具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性和高于200j/g的相變潛熱，能夠精準(zhǔn)匹配在中溫區(qū)域(75～85℃)新能源儲(chǔ)能的應(yīng)用，如余熱回收和太陽能儲(chǔ)熱等領(lǐng)域。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種配套新能源儲(chǔ)能控溫相變材料，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括92～97％的主相變材料和3～8％的相變調(diào)節(jié)劑；所述主相變材料選自十二水硫酸鋁鉀或十八水硫酸鋁中的一種，所述相變調(diào)節(jié)劑選自六水氯化鎂、硼砂、淀粉、羧甲基纖維素鈉中的一種或多種；所述儲(chǔ)能控溫相變材料的相變溫度為75～85℃。

3、優(yōu)選的，所述主相變材料選自十二水硫酸鋁鉀，所述相變調(diào)節(jié)劑選自硼砂和羧甲基纖維素鈉；所述硼砂和羧甲基纖維素鈉的質(zhì)量比為1:0.5～1.5；

4、或，所述主相變材料選自十二水硫酸鋁鉀，所述相變調(diào)節(jié)劑選自六水氯化鎂和淀粉；所述六水氯化鎂和淀粉的質(zhì)量比為1:0.5～1.5；

5、或，所述主相變材料選自十八水硫酸鋁，所述相變調(diào)節(jié)劑選自硼砂和淀粉；所述硼砂和淀粉的質(zhì)量比為1:0.5～1.5。

6、本發(fā)明通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，上述幾種儲(chǔ)能控溫相變材料的相變潛熱在200j/g以上，過冷度在1.5℃以下，穩(wěn)定性良好，性能優(yōu)異。

7、優(yōu)選的，所述儲(chǔ)能控溫相變材料包括95～96％的主相變材料和4～5％的相變調(diào)節(jié)劑。在上述范圍內(nèi)，儲(chǔ)能控溫相變材料具有更優(yōu)異的性能。

8、第二方面，本發(fā)明提供了上述配套新能源儲(chǔ)能控溫相變材料的制備方法，包括如下步驟：

9、(1)按比例稱取主相變材料和相變調(diào)節(jié)劑，初步均勻混合；

10、(2)加熱攪拌至完全融化，然后保溫?cái)嚢瑁?/p>

11、(3)趁熱倒入模具，在-5～0℃溫度下快速冷卻，隨后進(jìn)行打粉處理，即得。

12、優(yōu)選的，步驟(1)中，混合的時(shí)間為3～10min。本發(fā)明對(duì)混合的設(shè)備不作特殊限制，例如，可以采用混勻器或攪拌機(jī)。該步驟是為了使固體粉末進(jìn)行初步混合，有利于提高物料的均勻性。

13、優(yōu)選的，步驟(2)中，加熱攪拌的溫度高于主相變材料熔點(diǎn)10～30℃，以保證相變材料內(nèi)部受熱溫度在75～85℃，使其完全融化。

14、優(yōu)選的，步驟(2)中，加熱攪拌的時(shí)間為10～60min，保溫?cái)嚢璧臅r(shí)間為5～30min。上述步驟是為了確保主相變材料完全融化均勻，同時(shí)使相變調(diào)節(jié)劑在體系中均勻分散。

15、優(yōu)選的，步驟(3)中，所述模具的材質(zhì)為塑料材質(zhì)或硅膠材質(zhì)，避免儲(chǔ)能控溫相變材料對(duì)模具造成腐蝕；所述冷卻的時(shí)間為5～10min，使主相變材料完全固化；所述打粉處理的設(shè)備為磨粉機(jī)。

16、第三方面，本發(fā)明提供了上述配套新能源儲(chǔ)能控溫相變材料或上述制備方法制備得到的儲(chǔ)能控溫相變材料在新能源設(shè)備中的應(yīng)用。本發(fā)明所述的新能源設(shè)備，包括太陽能熱水系統(tǒng)儲(chǔ)熱器、熱泵化霜儲(chǔ)熱器或熱泵熱水儲(chǔ)熱器等。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明取得了以下有益效果：

18、現(xiàn)有技術(shù)中相變材料的溫度范圍很廣，且性能不佳，本發(fā)明通過對(duì)主相變材料和相變調(diào)節(jié)劑的選取，確定了在75～85℃相變溫度范圍內(nèi)的具有低過冷度、無相分離、高相變潛熱的配套新能源儲(chǔ)能控溫相變材料，循環(huán)穩(wěn)定性良好，且對(duì)金屬的腐蝕性較??；原料成本低，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，其能夠適配新能源的應(yīng)用場(chǎng)景，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)能源的高效儲(chǔ)存和利用。

技術(shù)特征：

1.一種配套新能源儲(chǔ)能控溫相變材料，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括92～97％的主相變材料和3～8％的相變調(diào)節(jié)劑；所述主相變材料選自十二水硫酸鋁鉀或十八水硫酸鋁中的一種，所述相變調(diào)節(jié)劑選自六水氯化鎂、硼砂、淀粉、羧甲基纖維素鈉中的一種或多種；所述儲(chǔ)能控溫相變材料的相變溫度為75～85℃。

2.如權(quán)利要求1所述的配套新能源儲(chǔ)能控溫相變材料，其特征在于，所述主相變材料選自十二水硫酸鋁鉀，所述相變調(diào)節(jié)劑選自硼砂和羧甲基纖維素鈉；所述硼砂和羧甲基纖維素鈉的質(zhì)量比為1:0.5～1.5；

3.如權(quán)利要求2所述的配套新能源儲(chǔ)能控溫相變材料，其特征在于，所述儲(chǔ)能控溫相變材料的相變潛熱在200j/g以上，過冷度在1.5℃以下。

4.如權(quán)利要求2所述的配套新能源儲(chǔ)能控溫相變材料，其特征在于，所述儲(chǔ)能控溫相變材料包括95～96％的主相變材料和4～5％的相變調(diào)節(jié)劑。

5.如權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的配套新能源儲(chǔ)能控溫相變材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，混合的時(shí)間為3～10min。

7.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，加熱攪拌的溫度高于主相變材料熔點(diǎn)10～30℃。

8.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，加熱攪拌的時(shí)間為10～60min，保溫?cái)嚢璧臅r(shí)間為5～30min。

9.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述模具的材質(zhì)為塑料材質(zhì)或硅膠材質(zhì)；所述冷卻的時(shí)間為5～10min；所述打粉處理的設(shè)備為磨粉機(jī)。

10.如權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的配套新能源儲(chǔ)能控溫相變材料或權(quán)利要求5～8任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的配套新能源儲(chǔ)能控溫相變材料在新能源設(shè)備中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種配套新能源儲(chǔ)能控溫相變材料及其制備方法與應(yīng)用，屬于相變材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的配套新能源儲(chǔ)能控溫相變材料按質(zhì)量百分比計(jì)，包括92～97％的主相變材料和3～8％的相變調(diào)節(jié)劑；所述主相變材料選自十二水硫酸鋁鉀或十八水硫酸鋁中的一種，所述相變調(diào)節(jié)劑選自六水氯化鎂、硼砂、淀粉、羧甲基纖維素鈉中的一種或多種。本發(fā)明通過對(duì)主相變材料和相變調(diào)節(jié)劑的選取，確定了在75～85℃相變溫度范圍內(nèi)的具有低過冷度、無相分離、高相變潛熱的儲(chǔ)能控溫相變材料，循環(huán)穩(wěn)定性良好，且對(duì)金屬的腐蝕性較?。辉铣杀镜?，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，其能夠適配新能源的應(yīng)用場(chǎng)景，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)能源的高效儲(chǔ)存和利用。

技術(shù)研發(fā)人員：齊樂天,谷玉潔,郝啟航,王守娟,張睿穎,劉昊,孔凡功
受保護(hù)的技術(shù)使用者：齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9