储热介质制造技术

本发明专利技术涉及以相变热形式储存热能的相变材料（ＰＣＭｓ）及其用途。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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，本专利技术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。本专利技术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)。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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”。对于本专利技术而言，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。本专利技术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，本专利技术的介质的熔点在25℃左右的所需温度范围内。下表摘录了其它合适的混合物。 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，本专利技术的混合物还可以含有成核剂。此外，本专利技术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专利技术，但不是为了限制本专利技术。实施例实施例1NaNO3/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 这些混合物的熔点在25℃左右的所需温度范围内。 实施例2Mg(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℃。权利要求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。全文摘要本专利技术涉及以相变热形式储存热能的相变材料(PCMs)及其用途。文档编号C04B22/08GK1668718SQ03816388 公开日2005年9月14日 申请日期2003年6月17日 优先权日2002年7月12日专利技术者M·诺伊许茨, R·格劳施, D·曾格, W·福格特 申请人:默克专利有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：M诺伊许茨，R格劳施，D曾格，W福格特，
申请(专利权)人：默克专利有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]