一种同时抑制水合盐相变材料过冷和增强传热性能的方法技术

本发明专利技术属于传热、热交换或储热的材料领域，具体涉及一种同时抑制水合盐相变材料过冷和增强传热性能的方法，包括以下步骤：1)将加入到水合盐相变材料中，搅拌均匀；2)将膨胀蛭石颗粒添加到上述Al

A method of restraining supercooling and enhancing heat transfer performance of hydrated salt phase change materials at the same time

【技术实现步骤摘要】
一种同时抑制水合盐相变材料过冷和增强传热性能的方法
本专利技术属于传热、热交换或储热的材料领域，具体涉及一种同时抑制水合盐相变材料过冷和增强传热性能的方法。
技术介绍
水合盐具有合适相变温度和高相变潜热，是极具潜力的相变储能介质，且资源廉价易得，是获取相变储能材料原料的理想来源。过冷度大和传热效率低等问题制约其进一步开发应用。过冷是当液态水合盐冷却到凝固点以下一定的温度才开始结晶，过冷度太大会导致不能在应用温度范围内结晶放热。水合盐相变材料传热效率决定了其储能和释能速率，通常水合盐导热率较低，需要进行强化传热。解决过冷问题的方法有成核剂法、冷手指法、超声波法、搅拌法和微胶囊法等。成核剂使表面能降低，对形核起到促进作用，这也是目前降低水合盐相变材料过冷度的主要措施之一，但有效成核剂的筛选需考虑与水合盐晶格参数差异(相差在15％以内)，通常需要大量实验进行验证。水合盐相变材料强化传热的方法有添加高导热材料、插入金属翅片和嵌入泡沫金属等方式。目前研究在添加高导热物质强化传热的同时，并未能够对水合盐相变材料过冷行为产生抑制作用。如何同时抑制水合盐相变材料过冷和增强传热性能，仍然是一个新的挑战。
技术实现思路
本专利技术针对水合盐相变材料的过冷和强化传热研究工作提出一种同时抑制水合盐相变材料过冷和增强传热性能的方法。本专利技术具有方法简单、成本低廉、强化传热效果好、过冷抑制效果明显，且不需成核剂筛选的优势。本专利技术的具体技术方案如下：本专利技术提供一种同时抑制水合盐相变材料过冷行为和增强传热性能的方法，包括以下步骤：1)将Al2O3加入到水合盐相变材料中，搅拌均匀；2)将膨胀蛭石颗粒添加到上述Al2O3和水合盐混合物中，使Al2O3和水合盐混合物进入膨胀蛭石孔道结构中；3)将步骤2)中的含Al2O3和水合盐混合物的蛭石颗粒用滤网取出，获得同时过冷抑制和强化传热的复合相变材料。作为优选地，步骤1)中所述Al2O3的粒径为200nm，Al2O3的加入量为0.11～0.45g。作为优选地，步骤1)中所述水合盐相变材料包括Na2HPO4·12H2O，水合盐相变材料的加入量为5.12～5.66g。作为优选地，步骤1)中所述搅拌温度为70℃，搅拌时间为1h。作为优选地，步骤2)将膨胀蛭石颗粒添加到上述Al2O3和水合盐混合物中，在70℃下保持2h。作为优选地，步骤3)中所述含Al2O3和水合盐混合物的蛭石颗粒用滤网取出，并用滤纸将表面多余水合盐吸附干净，获得同时过冷抑制和强化传热的复合相变材料。与现有技术相比，本专利技术的优势在于：本专利技术利用Al2O3表面电负性，通过静电作用能强力吸附相变材料中的阳离子，从而促进了阳离子和阴离子扩散和结合速率，在Al2O3表面成核和结晶的可能性增加，从而有效抑制了过冷行为。添加合适含量的Al2O3后，相变材料过冷行为能够几乎消除，而且导热性能也得到增强。本专利技术制备方法简单，不需考虑成核剂与水合盐相变材料晶体结构相似程度，避免了成核剂筛选，且能高效率和低成本化抑制过冷行为的同时进行强化传热。附图说明图1为本专利技术水合盐相变材料Na2HPO4·12H2O和添加0.11gAl2O3的复合相变材料的过冷曲线。图2为本专利技术水合盐相变材料Na2HPO4·12H2O和添加0.45gAl2O3的复合相变材料的过冷曲线。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。本专利技术通过如下的方法制备同时抑制过冷行为和增强传热性能的复合相变材料：1、将0.45g粒径约200nm的Al2O3粉末加入到5.12gNa2HPO4·12H2O中，并70℃下磁力搅拌1h。2、将3.00g膨胀蛭石颗粒添加到上述Al2O3和水合盐混合物中，并在70℃下保持2h。3、将步骤2中的膨胀蛭石颗粒用滤网取出，并用滤纸将表面多余水合盐吸附干净，获得同时过冷抑制和强化传热的复合相变材料。实施例1将0.11g粒径约200nm的Al2O3加入到5.66gNa2HPO4·12H2O中，并70℃下磁力搅拌1h。将3.00g膨胀蛭石颗粒添加到上述混合物中，并在70℃下保持2h后，将膨胀蛭石颗粒用滤网取出，并用滤纸将表面多余水合盐吸附干净，获得同时过冷抑制和强化传热的复合相变材料。Na2HPO4·12H2O和复合相变材料的过冷曲线如图1所示，Na2HPO4·12H2O过冷度从14.3℃降低到了10.3℃，其导热率提高到了0.321W/(mK)，同时起到了抑制过冷和强化传热的作用。实施例2将0.45g粒径约200nm的Al2O3加入到5.12gNa2HPO4·12H2O中，并70℃下磁力搅拌1h。将3.00g膨胀蛭石颗粒添加到上述混合物中，并在70℃下保持2h后，将膨胀蛭石颗粒用滤网取出，并用滤纸将表面多余水合盐吸附干净，获得同时过冷抑制和强化传热的复合相变材料。Na2HPO4·12H2O和复合相变材料的过冷曲线如图2所示，Na2HPO4·12H2O过冷度从14.3℃降低到了1.4℃，几乎消除，其导热率提高到了0.418W/(mK)，同时起到了抑制过冷和强化传热的作用。当然，本专利技术还可以有多种实施例，在不背离本专利技术精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本专利技术的公开做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本专利技术的权利要求的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同时抑制水合盐相变材料过冷行为和增强传热性能的方法，包括以下步骤：/n1)将加入到水合盐相变材料中，搅拌均匀；/n2)将膨胀蛭石颗粒添加到上述Al

【技术特征摘要】
1.一种同时抑制水合盐相变材料过冷行为和增强传热性能的方法，包括以下步骤：
1)将加入到水合盐相变材料中，搅拌均匀；
2)将膨胀蛭石颗粒添加到上述Al2O3和水合盐混合物中，使Al2O3和水合盐混合物进入膨胀蛭石孔道结构中；
3)将步骤2)中的含Al2O3和水合盐混合物的蛭石颗粒用滤网取出，获得同时过冷抑制和强化传热的复合相变材料。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述Al2O3的粒径为200nm，Al2...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜华，谈笑玲，郑曙东，张卫华，王菊巍，
申请(专利权)人：青海大学，
类型：发明
国别省市：青海;63