复合相变蓄能材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术是关于一种复合相变蓄能材料及其制备方法，所述的复合相变蓄能材料的组分以及各组分的质量百分含量为六水氯化钙80‑95％，相分离抑制剂1.5‑15％，成核剂0‑5％。本发明专利技术所述的复合相变蓄能材料的制备方法为称取相等质量的无水氯化钙和水，搅拌至无水氯化钙完全溶解，得第一溶液；向所述的第一溶液中加入成核剂，搅拌，得第二溶液；向所述的第二溶液中加入相分离抑制剂，搅拌，即得到液体的复合相变蓄能材料。本发明专利技术所述的以六水氯化钙为相变材料的蓄能材料，过冷度小，经反复循环后依然保持相变完全，蓄能率高，更加适于实际应用。

Composite phase change energy storage material, preparation method and application thereof

The present invention relates to a composite phase change energy storage material and preparation method thereof. The mass percentage of material components and each component of the composite phase change storage is six water and 80 calcium chloride 95%, phase separation inhibitor 1.5 nucleating agent 15%, 0 5%. Preparation method of the invention comprises the composite phase change energy storage material for weigh equal quality of anhydrous calcium chloride and water, stirring until completely dissolved anhydrous calcium chloride, the first solution; the first solution to the addition of nucleating agent, stirring, second solution; to the second solution mixing liquid in addition, phase separation inhibitor, liquid phase change composite energy storage material is obtained. The six water calcium chloride as phase change materials for thermal energy storage materials, the undercooling is small, after repeated cycle remained after the transformation is complete, high storage efficiency, more suitable for practical application.

【技术实现步骤摘要】
复合相变蓄能材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种相变材料，特别是涉及一种无机复合相变蓄能材料及其制备方法和应用。
技术介绍
建筑能耗约占我国总能耗的1/3，如何提高建筑中可再生能源的应用比例，合理利用能源，提用效率，是摆在建筑节能面前的突出问题。国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)中也明确指出，能源是重点发展领域，要积极发展建筑节能技术，开发太阳能和其他可再生能源利用技术，并发展能源的节约利用技术。目前我国仍以火力发电为主，消耗大量的化石能源资源。电能供暖是特殊地区或条件下供暖的补充；而电能制冷是普遍的制冷方法。夏季空调制冷消耗大量的电能，且随昼夜温差变化，白天出现用电高峰(峰期)，电网负荷加重，而夜间空调开启较少，电网负荷又严重不足(谷期)，出现电能不能合理利用而造成浪费。相变蓄能材料是解决上面问题的理想材料。当环境温度高于材料相变温度时，相变蓄能材料可以吸收热量，抑制室内温度上升；当环境温度低于相变温度时，相变储热材料又可将热量释放出，抑制室温下降。它可以将白天的太阳辐射热“移时”到晚上用，把谷期电转化为热能用于夜间供暖或转化为“冷”用于白天调节室内温度。利用常温相变储热材料应用于建筑领域，利用环境温差，在供暖期可以减少供暖的能耗，夏季减少空调的开启次数，减小电网负荷的变化。可在一定温度范围内调节周围环境温度，减小室内温度波动，改善室内的舒适度，实现能量的合理利用具有重要的应用价值。在众多相变材料中，六水氯化钙因其适宜的相变温度(29℃左右)，较好的导热性和储热密度，及价格低廉，安全无毒等优点而受到广泛关注。但同其他无机水合盐一样，六水氯化钙存在相分离问题，即其在从固态水合盐发生相变融化变成液态无机盐的水溶液的过程中，无机盐不能完全溶解于其结晶水中而沉降至容器底部，导致了材料有效成分随着相变循环次数增加而不断减少，蓄能性能衰退，材料实际性能和寿命均远低于理论值。对于固液相分离的问题的解决办法也很多，如加增稠剂，浅盘法或摇晃搅动等，由于添加增稠剂法不受材料容器及使用条件的限制，因此研究的最多。这些增稠剂主要为可通过凝胶反应形成空间网络结构的有机物，如羧甲基纤维素钠、淀粉、甘油、三羟甲基丙烷等，在相变材料中起到悬浮作用，减少了相分离的发生。然而，这些有机增稠剂的实际效果往往受增稠剂种类、浓度、体系温度和pH等条件的限制，有机物的添加还可能增加防火、霉变腐烂等方面的风险。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，提供一种无机复合相变蓄能材料及其制备方法和应用，所要解决的技术问题是降低六水氯化钙的过冷度，提高六水氯化钙的相变程度，进而提高相变材料的使用寿命，从而更加适于实用。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种复合相变蓄能材料，所述的蓄能材料的组分以及各组分的质量百分含量为本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的一种复合相变蓄能材料，其中所述的成核剂的质量百分含量为0.5-5％。优选的，前述的一种复合相变蓄能材料，其中所述的相分离抑制剂和成核剂为无机物。优选的，前述的一种复合相变蓄能材料，其中所述的相分离抑制剂为二氧化硅气凝胶、硅藻土、凹凸棒土、海泡石、沸石中的一种或两种以上的组合。优选的，前述的一种复合相变蓄能材料，其中所述的成核剂为六水氯化锶和/或硫酸钡。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种复合相变蓄能材料的制备方法，包括，称取相等质量的无水氯化钙和水，搅拌至无水氯化钙完全溶解，得第一溶液；向所述的第一溶液中加入成核剂，搅拌，得第二溶液；向所述的第二溶液中加入相分离抑制剂，搅拌，即得到液体的复合相变蓄能材料，所述的复合相变蓄能材料为前述中任一项所述。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种复合相变蓄能材料的应用，将前述任一项所述的相变蓄能材料应用于航天、建筑、服装、制冷设备、军事、通讯、电力、农业等领域。借由上述技术方案，本专利技术复合相变蓄能材料及其制备方法至少具有下列优点：1、本专利技术提供的复合相变蓄能材料的过冷温度小于3℃。无机相变材料六水氯化钙的相变温度(29℃左右)，但是由于六水氯化钙溶液内部分子的无规则运动，使得六水氯化钙溶液在温度降为29℃时，仍不凝固，出现过冷现象(过冷(Supercooling)是指当液态物质冷却到“凝固点”时并不结晶，而需冷却到“凝固点”以下一定温度时才开始结晶的现象。大多数无机水合盐都存在过冷现象，过冷度从几度到几十度不等，这就会给实际应用带来诸多不良甚至是致命的影响。过冷现象产生的原因可以从晶体从熔体成核的热力学条件来解释。)。六水氯化钙的过冷现象十分明显，需将温度降低至22℃，甚至是20℃，六水氯化钙才会凝固。六水氯化钙的这种不稳定的现象影响着其作为相变材料的应用。本专利技术在六水氯化钙中加入了质量百分含量为0-5％的成核剂，本专利技术成核剂的加入，破坏了六水氯化钙溶液中分子的无规则运动，在温度降低到相变温度时，使六水氯化钙在外界温度降低到相变温度时能顺利结晶，发生相变。本专利技术提供的复合相变蓄能材料的相变温度为27-29℃，相变焓140-180kJ/kg之间，过冷度小于3℃。2、本专利技术提供的相变材料使用寿命长。现有的以六水氯化钙为相变材料的蓄能物质，在使用过程中，由于相变不完全，降低了相变材料的使用寿命。结晶水合盐是通过融化与凝固过程中放出和吸收结晶水来实现储热和蓄冷的，用通式AB·xH2O表示结晶水合盐，其相变机理为：加热时盐AB溶解在脱出的结晶水中，降温时放热，发生逆过程，盐AB与水结合形成水合盐。当无机水合盐AB·xH2O加热熔化时结晶水脱出生成AB·yH2O(y＜x)无机盐化合物，AB·yH2O会全部或部分溶解在剩余的(x-y)摩尔水中。部分盐由于溶解度较低保持了未溶解的状态，这些残留的盐由于密度较大，会沉积到容器底部，形成固液分离。在进行降温结晶时，晶体会首先生成在饱和溶液和固体沉积物的交界面上，然后再向上进行晶体生长。这样在固体沉积物的表面形成一层起屏障作用的“膜”，阻止了底部沉积的固体盐与溶液的接触，从而不能形成原始的无机水合盐晶体。冷却结束时，整个体系的材料分为三层：底部材料为未能溶解的固体层，中间为形成结晶的水合盐晶体层，顶部为稀溶液层。随着熔化-凝固热循环次数的增加，底部的沉积物越来越多，而中间控制能量释放的材料越来越少，系统的储能效果将逐渐变差，最后将完全丧失储能作用。相分层的出现和加剧会极大的衰减材料的相变性能和使用寿命，加入相分离抑制剂是为了令材料在反复的相变循环后还能保持较好的相变能力。本专利技术在六水氯化钙中加入了质量百分含量为1.5-15％的相分离抑制剂，一方面，促进六水氯化钙完全相变；另一方面，为六水氯化钙的相变提供骨架作用，使得六水氯化钙内的温度均匀，六水氯化钙总体的表面积增大，进一步促进了六水氯化钙相变的完成，从而增加了本专利技术相变蓄能材料的使用寿命。本专利技术提供的复合相变蓄能材料，经过2000次循环，相变潜热衰减小于5％，提高了每次相变过程的蓄能量，增长了使用寿命，提高了资源的利用率，更加适于实际应用。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合相变蓄能材料，其特征在于：所述的蓄能材料的组分以及各组分的质量百分含量为

【技术特征摘要】
1.一种复合相变蓄能材料，其特征在于：所述的蓄能材料的组分以及各组分的质量百分含量为2.根据权利要求1所述的一种复合相变蓄能材料，其特征在于：所述的成核剂的质量百分含量为0.5-5％。3.根据权利要求1所述的一种复合相变蓄能材料，其特征在于：所述的相分离抑制剂和成核剂为无机物。4.根据权利要求1或3所述的一种复合相变蓄能材料，其特征在于：所述的相分离抑制剂为二氧化硅气凝胶、硅藻土、凹凸棒土、海泡石、沸石中的一种或两种以上的组合。5.根据权利要求1或3所述的一种复合相变蓄能材料，其特征在于：所述的成核剂为六水氯化锶和/或硫酸钡。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：冀志江，王晓燕，王静，李海建，曹延鑫，冯喆，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11