儲能發(fā)熱材料及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電體及其制造方法，尤其涉及一種儲能發(fā)熱材料及其制造方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電致發(fā)熱過程是指將電能轉(zhuǎn)化為熱能的過程：當(dāng)把一定的電壓施加在電阻上時， 產(chǎn)生一定電流，電壓和電流的乘積則為相應(yīng)的電功率。在電阻中，電子在電場力作用下做定 向運動時，會與金屬離子不斷碰撞，碰撞時把一部分動能傳給離子，使離子的熱運動加劇， 導(dǎo)致發(fā)熱。轉(zhuǎn)化的效率遵循焦耳定律。目前市場上的電致發(fā)熱元器件有電熱膜、電熱陶瓷、 電熱石英管、碳纖維等，它們被用來制成各式各樣的電熱器件和設(shè)備，滿足各種不同的需 求。上述各類電熱元器件有一個共同點，它們都是基于電阻通電發(fā)熱的原理，將經(jīng)由電阻絲 產(chǎn)生的熱能，傳遞到周圍環(huán)境，達(dá)到加熱效果。一般而言，電阻式發(fā)熱技術(shù)有下列共性： 電阻材料通常呈細(xì)絲狀，與外界環(huán)境的接觸面積很小，即通電時發(fā)熱與散熱的面積很 小。這使得電阻材料產(chǎn)生的熱能絕大部分局限在電阻材料體內(nèi)，只有很少部分能通過有限 的表面輸出到外界環(huán)境。因此，電阻材料雖然能產(chǎn)生大量的電熱能，但其將熱能輸出傳遞到 周圍環(huán)境的效率較低。
[0003] 作為純電阻負(fù)載，其產(chǎn)生的電熱能不隨電壓的頻率而變化，這限制了電阻式發(fā)熱 的一些應(yīng)用。
[0004] 電阻絲電壓和電流的關(guān)系遵循歐姆定律，電流隨電壓線性增加，只有在較高的電 壓下，才能產(chǎn)生相當(dāng)?shù)碾娏?，使電阻絲發(fā)熱。因此，電阻式發(fā)熱不能在低電壓的條件下有效 提供熱能。
[0005] 電阻材料通常呈細(xì)絲狀，與外界環(huán)境的接觸面積很小，即通電時發(fā)熱與散熱的面 積很小。這使得電阻材料產(chǎn)生的熱能絕大部分局限在電阻材料體內(nèi)，只有很少部分能通過 有限的表面輸出到外界環(huán)境。因此，電阻材料雖然能產(chǎn)生大量的電熱能，但其將熱能輸出傳 遞到周圍環(huán)境的效率較低。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種儲能發(fā)熱材料 及其制造方法。
[0008] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)： 儲能發(fā)熱材料，其中：所述的儲能發(fā)熱材料是化學(xué)通式為AxByCz的三元物質(zhì)體系，其中 A、B、C為三類不同的化學(xué)物質(zhì)，X、y、z分別為A、B和C的重量百分比，所述X、y、z取值分 別在0至80%之間，且X、y、z三者的總和為100%，所述的A為聚乙烯磺酸鈉、聚丙烯酸鈉 (鹽）、1，5至萘二磺酸二鈉鹽水合物、2,6至二硝基至4至三氟甲基苯磺酸鈉、4至氯至1至 羥基至丁烷磺酸鈉、2至巰基苯并咪唑至5至磺酸鈉二水合物、N，N至二甲基二硫代甲酰胺 丙烷磺酸鈉、聚茴香磺酸鈉、2至硝基苯胺至4至磺酸鈉鹽、聚季銨鹽至7中的一種或是多 種組合，所述的B為氯化鈉、氫氧化鈉、硫酸鈉、氯化銨、氟化銨、氯化銅、氯化鐵、氯化鋁、氯 化鋅、氯化鎂、氯化鉀、氫氧化鉀中的一種或是多種組合，所述的C為水、乙醇、乙二醇、丙二 醇、丙三醇、異丁醇、仲丁醇、丙酮、乙醚、乙酸乙酯、乙酸甲酯中的一種或是多種組合。
[0009] 上述的儲能發(fā)熱材料，其中：所述的儲能發(fā)熱材料為溶液形態(tài)，所述A用于調(diào)節(jié)溶 液的電導(dǎo)率和粘度，其重量百分比為〇至30%，所述B用于調(diào)節(jié)溶液的離子導(dǎo)電率和工作電 壓，其重量百分比為5至50%，所述C成為A、B的溶劑，其重量百分比為20至95%。
[0010] 進(jìn)一步地，上述的儲能發(fā)熱材料，其中：所述的儲能發(fā)熱材料為薄膜形態(tài)，所述A 的重量百分比為20至40%，所述B的重量百分比為0至5%，所述C重量百分比為55至80%， 所述薄膜厚度為〇· 1至15mm。
[0011] 更進(jìn)一步地，上述的儲能發(fā)熱材料，其中：所述的儲能發(fā)熱材料為片材形態(tài)，所述 A的重量百分比為15至50%，B的重量百分比為45至85%，C用于粘結(jié)A和B，其重量百分 比為0至5%，所述片材厚度為1至10mm。
[0012] -種制造儲能發(fā)熱材料的方法，其包括以下步驟：首先，將與足以使其溶解的C組 分在充分?jǐn)嚢柘?，混合得到混合溶液，所述B與C的重量比值為5至60%。之后，在25至 100°C之間，0. 5至6小時之間，進(jìn)行溶解，構(gòu)成混合溶液。然后，將A添加到步驟②制得的混 合溶液中，A與混合溶液的重量比值為0至50%。最終，在室溫至80°C的溫度下將A充分溶 于混合溶液中，即可制的溶液狀態(tài)的儲能發(fā)熱材料。
[0013] -種制造儲能發(fā)熱材料的方法，其包括以下步驟：首先，將B與足以使其溶解的C 組分在充分?jǐn)嚢柘禄旌系玫交旌先芤?，所述B與C的重量比值為0至5%。接著，在25至 100°C之間，0. 5至6小時之間，進(jìn)行溶解，構(gòu)成混合溶液。然后，將A添加到步驟②制得的混 合溶液中，A與混合溶液的重量比值為15至50%。最后，采用流延機烘干，溫度設(shè)置為第一 溫區(qū)40°C至60°C，第二溫區(qū)60°C至70°C，第三溫區(qū)70°C至80°C，第四溫區(qū)50°C至60°C，傳 送帶的速度為10至20m/min，最終獲得厚度為0. 5至I. 5mm的薄膜形態(tài)的儲能發(fā)熱材料。
[0014] 一種制造儲能發(fā)熱材料的方法，其包括以下步驟：首先，將B與足以使其溶解的C 組分在充分?jǐn)嚢柘禄旌系玫交旌先芤?，所述B與C的重量比值為45至85%。緊接著，在25 至KKTC之間，0. 5至6小時之間，進(jìn)行溶解，構(gòu)成混合溶液。完成上述工作后，將A添加到 步驟②制得的混合溶液中，A與混合溶液的重量比值為15至50%。最終，采用壓片機壓片， 設(shè)置壓力2至6N，即可制的厚度在I. 0至150_之間的片材形態(tài)的儲能發(fā)熱材料。
[0015] 本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：制得的儲能發(fā)熱材料與電極的接觸面積大 (在數(shù)平方厘米至數(shù)平方米之間)，產(chǎn)生的熱量直接從大的電極表面?zhèn)鞑サ街車橘|(zhì)，因此 電容式發(fā)熱中電熱能的傳遞效率高。同時，儲能發(fā)熱材料中的正負(fù)離子在電極間隨交變電 壓來回遷移的頻次可由電壓的頻率來控制。當(dāng)電壓頻率在0.01至200Hz的范圍內(nèi)增加時， 離子遷移頻次變快，電流增加，離子發(fā)生碰撞的幾率增高，由此產(chǎn)生的熱量也就增多。因此， 電容式發(fā)熱可通過電壓頻率的變化，對儲能發(fā)熱材料產(chǎn)生熱量的多少進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到發(fā)熱 元器件的智能化和節(jié)能化。并且，由于上述頻率響應(yīng)特性，儲能發(fā)熱材料在I. 〇至6. OV的交 變電壓下，即可產(chǎn)生〇. 005至1.0 A/cm2的電流，所產(chǎn)生熱量可使電極表面溫度高達(dá)KKTC。 因此電容式發(fā)熱開創(chuàng)了在特低電壓條件下有效制熱的可能性，彌補了電阻式發(fā)熱的不足。
【附圖說明】
[0016] 圖1是電容式發(fā)熱中發(fā)熱芯子產(chǎn)生并傳遞電熱能的原理示意圖。
[0017] 圖中各附圖標(biāo)記的含義如下：

【具體實施方式】
[0018] 儲能發(fā)熱材料，其特別之處在于：采用的儲能發(fā)熱材料是化學(xué)通式為AxByCz的三 元物質(zhì)體系，其A、B、C為三類不同的化學(xué)物質(zhì)，x、y、z分別為A、B和C的重量百分比，具體 來說，x、y、z取值分別在0至80%之間，且x、y、z三者的總和為100%?？紤]到生產(chǎn)的出產(chǎn) 品的電學(xué)性能要求不同，A為聚乙烯磺酸鈉、聚丙烯酸鈉（鹽）、1，5至萘二磺酸二鈉鹽水合 物、2,6至二硝基至4至三氟甲基苯磺酸鈉、4至氯至1至羥基至丁烷磺酸鈉、2至巰基苯并 咪唑至 5至磺酸鈉二水合物、N，N至二甲基二硫代甲酰胺丙烷磺酸鈉、聚茴香磺酸鈉、2至硝 基苯胺至4至磺酸鈉鹽、聚季銨鹽至7中的一種或是多種組合。同時，B為氯化鈉、氫氧化 鈉、硫酸鈉、氯化銨、氟化銨、氯化銅、氯化鐵、氯化鋁、氯化鋅、氯化鎂、氯化鉀、氫氧化鉀中 的一種或是多種組合。并且，C為水、乙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、異丁醇、仲丁醇、丙酮、 乙醚、乙酸乙酯、乙酸甲酯中的一種或是多種組合。
[0019] 就本發(fā)明一較佳的實施方式來看，考慮到應(yīng)用環(huán)境的不同，儲能發(fā)熱材料可以至 少有三種形態(tài)，包括溶液形態(tài)、薄膜形態(tài)、片材形態(tài)。具體來說，對于溶液形態(tài)的儲能發(fā)熱材 料來看，A用于調(diào)節(jié)溶液的電導(dǎo)率和粘度，其重量百分比為0至30%，B用于調(diào)節(jié)溶液的離 子導(dǎo)電率和工作電壓，其重量百分比為5至50%，C成為A、B的溶劑，其重量百分比為20至 95%。對于薄膜形態(tài)的儲能發(fā)熱材料來看，A的重量百分比為20至40%，B的重量百分比為 0至5%，C重量百分比為55至80%，按此配比，可制得具有良好離子導(dǎo)電性的薄膜，最終獲取 薄膜厚度為〇. 1至15_。相對于片材形態(tài)的儲能發(fā)熱材料來看，采用的A的重量百分比為 15至50%，B的重量百分比為45至85%，C用于粘結(jié)A和B，其重量百分比為0至5%，最終片 材厚度為1至l〇mm。
[0020] 進(jìn)一步來看，儲能發(fā)熱材料采用A組分、B組分、C組分三元系組成，A組分的作用 是調(diào)節(jié)溶液的離子導(dǎo)電率和粘度。B組分的作用是調(diào)節(jié)溶液的離子導(dǎo)電率。C組分的作用 是將有機鹽和無機鹽按一定重量百分比溶解。根據(jù)上述三種物質(zhì)的質(zhì)量百分比的不同，即 可制得形態(tài)分別為溶液、薄膜及壓片狀的儲能發(fā)熱材料。
[0021] 再進(jìn)一步結(jié)合本發(fā)明的實際制備情況來看，對于溶液狀態(tài)的儲能發(fā)熱材料，其制 造過程如下：首先，將與足以使其溶解的C組分在充分?jǐn)嚢柘?，混合得到混合溶液，B與C的 重量比值為5至60%。之后，在25至100°C之間，0. 5至6小時之間，進(jìn)行溶解，構(gòu)成混合溶 液。接著，將A添加到步驟②制得的混合溶液中，A與混合溶液的重量比值為0至50%。最 終，在室溫至80°C的溫度下將A充分溶于混合溶液中，即可制的溶液狀態(tài)的儲能發(fā)熱材料。 由此配制的溶液可在電壓為I. 0至6. 0V、頻率為0. 01至200Hz的交變電壓下工作，且在不 高于250°C的溫度下，該儲能發(fā)熱材料溶液能保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)。
[0022] 對于薄膜形態(tài)的儲能發(fā)熱材料來說