一种中高温无机相变储能材料及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种中高温无机相变储能材料及其应用。本发明专利技术公开了氢氧化钠作为中高温相变储能材料的用途以及在相变储能设备中的应用、一种相变储能设备及储能供能方法，属于相变储能技术领域，氢氧化钠为氢氧化钠水溶液，能够通过相变来储存或释放热能，作为中高温相变储能材料的用途。

【技术实现步骤摘要】
一种中高温无机相变储能材料及其应用
本专利技术涉及相变储能
，具体涉及一种中高温无机相变储能材料及其制备方法。
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，固液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、太阳能循蓄热、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。但是无机盐存在过冷度大，相分离等问题，并且目前大多数的热交换温度主要集中在45～70℃左右，相变温度大多数为中低温，温度较低。
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，结果发现：以氢氧化钠作为中高温储能相变材料的用途，该氢氧化钠为氢氧化钠的水溶液，该相变储能材料的储热密度高、充放热效率高，填补了中高温相变材料的空白，且包括该相变材料的相变储能设备能源利用率高，能够提高相变材料的可循环次数，从而完成本专利技术。本专利技术的目的一方面在于提供氢氧化钠作为中高温相变储能材料的用途，其中，氢氧化钠为氢氧化钠水溶液，所述氢氧化钠水溶液能够通过相变来储存或释放热能，作为中高温相变储能材料的用途。其中，氢氧化钠水溶液由氢氧化钠和水制得，氢氧化钠水溶液的浓度为0～90％，优选为10～80％。其中，氢氧化钠水溶液作为相变材料其工作温度为70～320℃。本专利技术的第二方面提供氢氧化钠作为相变储能材料在相变储能设备中的应用。本专利技术的第三方面提供一种相变储能设备，其中，相变储能设备包括相变储能材料及盛装相变储能材料的箱体，所述相变储能材料为中高温相变储能材料，优选为氢氧化钠水溶液。其中，相变储能设备包括加热装置、换热装置和冷凝装置。加热装置用于对相变储能材料进行加热，换热装置包括依次连接的进水管、换热管和出水管，工作介质可流经进水管、换热管和出水管，换热管埋设于相变储能材料中用于与相变储能材料进行热交换，所述冷凝装置包括冷凝管。其中，冷凝管与箱体上部连通，用于冷凝并回流由箱体中进入冷凝管中的水蒸气。其中，所述箱体由耐腐蚀材料制成，优选由不锈钢材料制成。本专利技术的第四方面提供一种储能供能方法，优选采用本专利技术第三方面的相变储能设备进行，该方法包括以下步骤：步骤1、准备或安装好相变储能设备；步骤2、利用加热装置对相变储能材料加热，相变储能材料中的水蒸发进入到冷凝管中；步骤3、向进水管中通入工作介质，冷凝管中的水冷凝回流至相变储能材料中，工作介质流经换热管，完成热交换。本专利技术所具有的有益效果为：(1)本专利技术的氢氧化钠可作为中高温无机相变储能材料的用途，其工作温度为70～320℃。(2)本专利技术的氢氧化钠作为中高温无机相变储能材料在放热时具有三重放热效应，包括相变热、溶解热和温差热，且氢氧化钠相变储能材料储热密度高，充放热效率高。(3)本专利技术还提供的相变储能设备的顶部设冷凝装置，冷凝装置能够将相变储能材料在储热过程中脱除的水分收集，并冷凝液化回流至箱体中，防止水分挥发，提高能量利用率；(4)本专利技术提供采用相变储能设备进行蓄能供能的方法，该方法能够提高能量利用率，并且能够提高相变储能材料可循环次数，延长相变储能材料的使用寿命。附图说明图1示出本专利技术一种相变储能设备的结构示意图。附图标记说明1-进水管；2-出水管；3-换热管；4-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。本专利技术一方面提供了氢氧化钠作为中高温无机相变储能材料的用途。根据本专利技术，氢氧化钠为氢氧化钠水溶液，其能够通过相变来储存或释放热能，作为中高温相变储能材料的用途。根据本专利技术，氢氧化钠水溶液作为相变材料其工作时间为70～320℃，即氢氧化钠水溶液在70～320℃进行储热放热循环。根据本专利技术，氢氧化钠水溶液由氢氧化钠和水制得，氢氧化钠水溶液的浓度为0～90％，不包括0，优选为10～80％，更优选为20～60％，更优选为30～50％，例如50％。专利技术中，当氢氧化钠水溶液的浓度过大时，如大于200％时，在相变过程中容易结块，使盛装氢氧化钠水溶液相变材料的容器及管路受到挤压破坏，且难以继续相变，影响氢氧化钠的相变循环次数；氢氧化钠水溶液的浓度过小，氢氧化钠溶液作为相变储能材料的储热密度太低。根据本专利技术，氢氧化钠水溶液的储能过程是由氢氧化钠水溶液转变为氢氧化钠熔体，放热过程是由氢氧化钠熔体转化为氢氧化钠水溶液，在放热过程包括氢氧化钠熔体溶于水的溶解热、氢氧化钠熔体变为氢氧化钠固体的相变热和熔体变为溶液的显热。通过这样的循环，能够实现较为理想的充放热过程。例如，在放热过程中，由320℃氢氧化钠熔体转变为70℃氢氧化钠溶液，测得氢氧化钠熔体的溶解热为-44.45kJ·mol-1，由氢氧化钠溶液相变为氢氧化钠熔体的相变热209.3kJ·kg-1，由320℃熔体转变为70℃的氢氧化钠溶液放出的显热为327.5kJ·kg-1。根据本专利技术，在密闭循环过程中，以氢氧化钠水溶液为相变储能材料，在蓄热(储能)过程中，氢氧化钠水溶液中的水分蒸发变成高浓度溶液，直至氢氧化钠熔体，氢氧化钠水溶液随氢氧化钠浓度升高，沸点可以一直升到300度以上，即可以直接从氢氧化钠的水溶液转变为氢氧化钠熔体，中间可不经过氢氧化钠固体。其中蒸发的水分被收集，放热过程时，收集的水分回流至氢氧化钠熔体，在此过程中，氢氧化钠直接从熔体变为氢氧化钠水溶液，也不经过固态过程，包括三重放热效应，一是氢氧化钠由熔体变成固体的放热(相变热)；二是氢氧化钠与热交换介质之间的温度差造成的温差放热(显热)；三是氢氧化钠在水中溶解的溶解热。根据本专利技术，以氢氧化钠水溶液作为相变储能材料，储能过程：采用夜间用电，对70℃的氢氧化钠水溶液加热，除去氢氧化钠水溶液中的水分，直至得到氢氧化钠熔体，此时所得到的氢氧化钠熔体的温度在320℃以上，氢氧化钠水溶液完成储能过程；放热过程：向氢氧化钠熔体中加入水，最终得到氢氧化钠溶液，此时，释放的热量包括三部分，即三重放热，一是氢氧化钠溶于水释放出溶解热，二是氢氧化钠熔体变固体，放出相变热，三是320℃以上的熔体变为70℃的溶液，放出温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.氢氧化钠作为中高温相变储能材料的用途，其特征在于，所述氢氧化钠为氢氧化钠水溶液，所述氢氧化钠水溶液能够通过相变来储存或释放热能，作为中高温相变储能材料的用途。/n

【技术特征摘要】
20181108 CN 20181132665291.氢氧化钠作为中高温相变储能材料的用途，其特征在于，所述氢氧化钠为氢氧化钠水溶液，所述氢氧化钠水溶液能够通过相变来储存或释放热能，作为中高温相变储能材料的用途。


2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述氢氧化钠水溶液由氢氧化钠和水制得，氢氧化钠水溶液的浓度为0～90％，优选为10～80％。


3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，氢氧化钠水溶液作为相变材料其工作温度为70～320℃。


4.氢氧化钠作为相变储能材料在相变储能设备中的应用。


5.一种相变储能设备，其特征在于，所述相变储能设备包括相变储能材料及盛装相变储能材料的箱体，所述相变储能材料为中高温相变储能材料，优选为氢氧化钠水溶液。


6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述相变储能设备包括加热装置、换热装置和...

【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