一种无机复合相变储能材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无机复合相变储能材料及其制备方法，以及包括该无机复合相变储能材料的相变储能装置，该无机复合相变储能材料包括以下重量配比的组分：储能主体材料50～99重量份；成核剂0.1～20重量份；缓冲剂0.01～50重量份，其中，储能主体材料为无机相变材料，优选选自碱类水合物和结晶水合盐中的一种或几种。本发明专利技术的无机复合相变储能材料有效改善了相变过程中的过冷和相分离现象，且结晶速率高，相变时间短，具有良好的应用前景。且该无机复合相变储能材料的制备方法工艺简单、易于实现，且包含该相变材料的相变储能装置能量利用率高、热交换效率高。

An inorganic composite phase change energy storage material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种无机复合相变储能材料及其制备方法
本专利技术属于相变储能
，具体涉及一种无机复合相变储能材料及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，相变储能技术在可再生能源利用和节能降耗等领域得到了越来越多的重视和发展，其在暖通空调系统中的应用也越来越多。研制用于空调领域的中低温相变储能材料，可将用电低谷的廉价电能转化成热能储存在相变材料里，在用电高峰将这部分热量释放出来，减少高峰期的用电量，实现了削峰填谷的作用。在目前已知的储能方法中，无机相变材料储能具有较高的储热密度和稳定的相变温度，因此被广泛应用于暖通空调、太阳能蓄热、环保家居等方面。无机类相变材料中用途比较广的是结晶水合盐，它们都有比较大的相变热和固定的熔点，当其温度升高时，结晶水合盐失去结晶水使盐溶解吸热，当温度降低时发生逆过程，吸收结晶水放热。结晶水合盐与有机类相变材料相比具有导热系数较大，密度大且单位体积蓄热密度高等优点。但是结晶水合盐在结晶时存在过冷度大，相分离及腐蚀性等缺点，为了减少其过冷度和抑制相分离现象的发生，在实际的应用中需要添加一定量的成核剂和增稠剂加以改善，目前已知的专利中通过添加无机成核剂的方法比较多(例如CN107011867A，CN107502299A)，添加有机成核剂的方法目前还是空白，尤其是添加有机纤维物质改善结晶性能的方法，未曾被提到。因此，亟需开发一种低过冷度的相变储能材料及其制备方法。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，设计出一种无机复合相变储能材料，该相变储能材料包括储能主体材料、成核剂和缓冲剂，得到的相变储能材料改善了相变过程中的过冷和相分离现象，且结晶速率高，相变时间短，有良好的应用前景，从而完成本专利技术。本专利技术的目的一方面在于提供一种无机复合相变储能材料，所述无机复合相变储能材料包括以下重量配比的组分：储能主体材料50～99重量份；成核剂0.1～20重量份；缓冲剂0.01～50重量份。所述储能主体材料为无机相变材料，优选选自碱类水合物和结晶水合盐中的一种或几种。其中，所述碱类水合物选自一水合氢氧化钠、一水合氢氧化钡、八水合氢氧化钡、八水合氢氧化锶中的一种或几种，和/或所述结晶水合盐选自六水合氯化钙、十二水合硫酸铝钾、十水合硫酸钠、二水合氟化钾、三水合醋酸钠、五水合硫代硫酸钠、七水合硫酸镁、十水合硫酸钠、十二水合磷酸氢二钠、十二水合硫酸铝铵以及十八水合硫酸铝中的一种或几种。所述成核剂为无机成核剂和/或有机成核剂，其中，所述无机成核剂选自石英、十二水磷酸氢二钠、硼砂、二水氯化钙、磷酸二氢钾、焦磷酸钠、醋酸钠、硫酸钠、氯化钡、氟化钙、氢氧化钡、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛或无机纤维中的一种或几种，所述有机成核剂为有机纤维。所述有机纤维选自芳纶、丙纶、腈纶、聚酰亚胺、尼龙、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚对苯撑苯并双恶唑纤维、聚对苯并咪唑纤维、聚苯撑吡啶并二咪唑纤维中的一种或几种。所述缓冲剂为无机水合物的饱和溶液，优选为碱类水合物或结晶水合盐的饱和溶液。本专利技术的第二方面在于提供一种制备本专利技术第一方面所述的相变储能材料的方法，该方法包括以下步骤：步骤1、称取储能主体材料、成核剂和缓冲剂；步骤2、将步骤1的储能主体材料、成核剂和缓冲剂在容器中混合，得到混合物；步骤3、对步骤2所得混合物进行加热；步骤4、冷却成型，得到无机复合相变储能材料。其中，步骤2中，在容器中加入成核剂，再加入储能主体材料和缓冲剂，步骤3中，将步骤2所得混合物加热至熔化。本专利技术的第三方面在于提供一种相变储能装置，该装置包括本专利技术第一方面所述的和/或本专利技术相变储能材料。本专利技术所具有的有益效果为：(1)本专利技术以无机相变储能材料为储能主体材料，并以储能主体材料的饱和溶液作为缓冲剂，以纤维类材料作为成核剂制备无机复合相变储能材料。(2)本专利技术的无机复合相变储能材料改善了相变过程中的过冷和相分离现象，提高了相变储能材料的循环次数和使用寿命；并能够提高相变过程中相变材料的成核速率，缩短了相变时间，例如当纤维的百分含量为2.5～5％时，相变储能材料的成核速率能够提高15％以上，优选能够提高17％以上，甚至提高能够达到33％。(3)本专利技术的无机复合相变储能材料的制备方法简单、原料易得，易于实现，适用于大规模推广实施；(4)本专利技术提供的包括无机复合相变储能材料的相变储能装置能量利用率高，热交换效率高，可应用于暖通空调、太阳能蓄热、地暖系统、环保家居等方面。附图说明图1示出本专利技术一种优选的实施方式的相变储能装置的结构示意图；图2示出本专利技术实验例1所得降温曲线。附图标号说明：1-进水管；2-出水管；3-换热管；4-储能箱体；41-相变储能材料5-冷凝管；51-泄压阀；6-加热器；7-压力温度控制器；8-保温层；9-外壳；10-螺旋管段。具体实施方式下面通过附图和优选实施方式对本专利技术进一步详细说明。通过这些说明，本专利技术的特点和优点将变得更为清楚明确。根据本专利技术，本专利技术一方面提供一种无机相变储能材料，该相变储能材料包括以下重量配比的组分：储能主体材料50～99重量份；成核剂0.1～20重量份；缓冲剂0.01～50重量份，根据本专利技术，该相变储能材料包括0.1～10重量份的成核剂，优选为1～8重量份，更优选为2.5～5重量份的成核剂。本专利技术中，成核剂加入量过程成核作用无明显增强，且对成核剂原料造成浪费，成核剂的加入量过少无法起到促进成核的作用，如成核剂的加入量低于0.1重量份时，所得相变材料无法成核。根据本专利技术，该相变储能材料包括0.1～50重量份，优选为1～50重量份，更优选为10～50重量份的缓冲剂。本专利技术中，缓冲剂的加入量太少无法起到缓冲的作用，缓冲剂的加入量过多，在相变材料中占比较大，从而降低相变材料的储能密度。根据本专利技术，储能主体材料为无机相变材料，优选选自碱类水合物和结晶水合盐类无机相变材料中的一种或几种。根据本专利技术，碱类水合物选自一水合氢氧化钠、一水合氢氧化钡、八水合氢氧化钡、八水合氢氧化锶中的一种或几种，优选为一水合氢氧化钠或八水合氢氧化钡，例如八水合氢氧化钡。根据本专利技术，结晶水合盐选自六水合氯化钙、十二水合硫酸铝钾、十水合硫酸钠、二水合氟化钾、三水合醋酸钠、五水合硫代硫酸钠、七水合硫酸镁、十水合硫酸钠、十二水合磷酸氢二钠、十二水合硫酸铝铵以及十八水合硫酸铝中的一种或几种。根据本专利技术，储能主体材料选自八水合氢氧化钡、六水合氯化钙、十二水合硫酸铝钾、十水合硫酸钠、十二水合磷酸氢二钠和十二水合硫酸铝铵中的一种或几种，例如八水合氢氧化钡。本专利技术中，结晶水合盐都有较大的相变热和固定的熔点，当温度升高时，结晶水合盐失去结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无机复合相变储能材料，其特征在于，所述无机复合相变储能材料包括以下重量配比的组分：/n储能主体材料 50～99重量份；/n成核剂 0.1～20重量份；/n缓冲剂 0.01～50重量份。/n

【技术特征摘要】
20181108 CN 20181132667111.一种无机复合相变储能材料，其特征在于，所述无机复合相变储能材料包括以下重量配比的组分：
储能主体材料50～99重量份；
成核剂0.1～20重量份；
缓冲剂0.01～50重量份。


2.根据权利要求1所述的相变储能材料，其特征在于，所述储能主体材料为无机相变材料，优选选自碱类水合物和结晶水合盐中的一种或几种。


3.根据权利要求2所述的相变储能材料，其特征在于，
所述碱类水合物选自一水合氢氧化钠、一水合氢氧化钡、八水合氢氧化钡、八水合氢氧化锶中的一种或几种，和/或
所述结晶水合盐选自六水合氯化钙、十二水合硫酸铝钾、十水合硫酸钠、二水合氟化钾、三水合醋酸钠、五水合硫代硫酸钠、七水合硫酸镁、十水合硫酸钠、十二水合磷酸氢二钠、十二水合硫酸铝铵以及十八水合硫酸铝中的一种或几种。


4.根据权利要求1所述的相变储能材料，其特征在于，所述成核剂为无机成核剂和/或有机成核剂。


5.根据权利要求4所述的相变储能材料，其特征在于，
所述无机成核剂选自石英、十二水磷酸氢二钠、硼砂、二水氯化钙、磷酸二氢钾、焦磷酸钠、醋酸钠、硫酸钠、...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐怡庄，郭然，王成科，刘延成，刘伊伟，
申请(专利权)人：江苏集萃分子工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32