一种中温相变储能合金的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种中温相变储能合金的制备方法，属于相变储能材料技术领域。本发明专利技术将金属A和金属B表面氧化膜去除，再干燥处理；其中金属A为Mg、Zn、Al、Ti、Sn中的一种或多种，金属B为Ga、In、Bi、Cd、Pb、Sb中的一种或多种；金属A和金属B加入到熔炼介质中，匀速升温至温度200

【技术实现步骤摘要】
一种中温相变储能合金的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种中温相变储能合金的制备方法，属于相变储能材料


技术介绍

[0002]相变储能技术作为一种有效的温控技术，是提高能源利用率和保护环境的重要手段。在太阳能利用、风电储存、电力的“移峰填谷”、废热和余热的回收利用、电子器件散热，以及民用建筑供暖与空调节能等领域应用广泛。
[0003]相变储能材料是指在一定的温度范围内，利用材料本身相态或结构变化，向环境自动吸收或释放潜热，从而达到调控环境温度的一类材料。其相变过程为：当环境温度高于相变温度时，材料吸收并储存热量，以降低环境温度；当环境温度低于相变温度时，材料释放储存的热量，以提高环境温度。
[0004]合金基相变储能材料具有导热系数大、热稳定性好、相变体积变化小、过冷度小、储能密度大等优点，在中高温相变储热应用中具有极大的优势。且合金在经过多次热循环后热物性变化不大，在储放热过程中温度变化平稳。
[0005]然而由于中温合金相变材料通常为较活泼的锌基、镁基、铝基合金组成。在空气气氛或高湿度情况下熔炼该类合金，不仅因为生成金属氧化物放出大量的热，而且反应产生氢与周围大气中的氧作用生成水，水由受热急剧气化膨胀，结果导致猛烈爆炸，引起合金熔液的剧烈燃烧与飞溅。因此该类合金的制备需要极其严格的实验条件、设备优良的密封性、惰性气体的保护等，不仅存在高的安全隐患，而且制备成本高。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有锌基、镁基、铝基中温相变储能合金较活泼，熔炼过程常因惰性气氛保护不够充分、湿度较高等出现猛烈爆炸，合金熔液剧烈燃烧与飞溅问题，本专利技术提供一种中温相变储能合金的方法，即利用高温基础油为熔炼介质，既隔绝了空气起到密封效果、又保证了熔炼合金体系的低湿度环境；通过调整元素配比，熔炼介质类型可制备出在150
‑
370℃范围内的中温合金相变储能材料。
[0007]一种中温相变储能合金的制备方法，具体步骤如下：
[0008](1)将金属A和金属B表面氧化膜去除，再干燥处理；其中金属A为Mg、Zn、Al、Ti、Sn中的一种或多种，金属B为Ga、In、Bi、Cd、Pb、Sb中的一种或多种；
[0009](2)将步骤(1)干燥后的金属A和金属B加入到熔炼介质中，匀速升温至温度200
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410℃保温6
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10h，得到合金化体系；
[0010](3)步骤(2)合金化体系加热熔融，并恒温搅拌反应10～30min得到合金熔体；
[0011](4)合金熔体随熔炼介质冷却至室温，清洗合金表面的熔炼介质，得到中温相变储能合金；
[0012]所述中温相变储能合金中各金属元素的摩尔分数均不小于10％；
[0013]所述步骤(2)熔炼介质为高温链条油、高温导热油、聚酯油、聚α烯烃或聚苯
‑
联苯
醚；
[0014]所述步骤(3)加热熔融的温度比合金体系熔点高10～35℃；
[0015]所述中温相变储能合金的相变温度为150～370℃。
[0016]本专利技术利用高温基础油作为熔炼介质，不仅隔绝空气、降低湿度，同时处于高温状态的基础油又为合金熔融提供环境；合金化归因于熔炼介质温度始终高于所选取熔点较低的金属B组分熔点，一旦金属处于熔融态其内部原子扩散速率呈指数倍增加，将加速和其他金属原料的合金化过程。
[0017]本专利技术的有益效果是：
[0018](1)本专利技术有效解决了现有锌基、镁基、铝基中温相变储能合金较活泼，因熔炼条件难满足而出现猛烈爆炸，合金熔液剧烈燃烧与飞溅问题；
[0019](2)本专利技术使用高温基础油为熔炼介质，不仅消除此类合金熔点过程中存在的潜在安全隐患问题，而且有效降低了合金制备成本。
[0020](3)本专利技术可通过调整元素配比，熔炼介质类型制备不同温度范围的中温合金相变储能材料，用于不同的相变储能

附图说明
[0021]图1为实施例1中制备的Sn7Ga1In1Bi1中温相变储能合金的SEM和EDS图；
[0022]图2为实施例1中制备的Sn7Ga1In1Bi1中温相变储能合金的XRD图；
[0023]图3为实施例1中制备的Sn7Ga1In1Bi1中温相变储能合金的DSC图；
[0024]图4为实施例2中制备的Zn4Sn4In1中温相变储能合金的SEM和EDS图；
[0025]图5为实施例2中制备的Zn4Sn4In1中温相变储能合金的XRD图；
[0026]图6为实施例2中制备的Zn4Sn4In1中温相变储能合金的DSC图；
[0027]图7为实施例3中制备的Zn5Sn2In1Bi2中温相变储能合金的SEM和EDS图；
[0028]图8为实施例3中制备的Zn5Sn2In1Bi2中温相变储能合金的XRD图；
[0029]图9为实施例3中制备的Zn5Sn2In1Bi2中温相变储能合金的DSC图。
具体实施方式
[0030]下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。
[0031]实施例1：一种中温相变储能合金的制备方法，具体步骤如下：
[0032](1)去除金属Sn、Ga、In和Bi表面氧化膜，并在干燥箱中以温度80℃干燥60min；
[0033](2)将干燥过的金属Sn、Ga、In、Bi加入到没过其2cm的熔炼介质聚α烯烃中，匀速升温至220℃保温6h，使金属Sn、Ga、In和Bi合金化得到合金化体系；
[0034](3)将合金化体系加热至180℃使其处于熔融态，以600r/min的转速进行搅拌20min，使其充分合金化；
[0035](4)随熔炼介质聚α烯烃冷却到室温，使用乙醇清洗掉合金表面黏附的聚α烯烃，得到中温相变储能合金Sn7Ga1In1Bi1。
[0036]本实施例制得的Sn7Ga1In1Bi1中温相变储能合金在聚α烯烃中熔炼过程中并没有出现爆炸、燃烧、氧化等问题，其SEM和EDS见图1，XRD图见图2，该合金由InBi金属间化合物、
Ga、Sn固溶体相组成；其DSC图谱见图3，图中有两个峰，第一个峰对应Ga
‑
In
‑
Bi共晶，熔点65.03℃，相变潜热值5.107J/g；第二个峰对应Ga
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Sn共晶，熔点160.0℃，相变潜热值25.84J/g，表明该合金是由两个共晶相组成的非共晶合金；该Sn7Ga1In1Bi1合金可用于65℃、160.0℃范围附近的双阶段性相变储能，且其在160℃的中温阶段单位质量储能密度极高达到25.84J/g。
[0037]实施例2：一种中温相变储能合金的制备方法，具体步骤如下：
[0038](1)去除金属Zn、Sn和In表面氧化膜，并在干燥箱中以90℃干燥80min；
[0039](2)将干燥的金属Zn、Sn和In加入到没过其3c本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中温相变储能合金的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：(1)将金属A和金属B表面氧化膜去除，再干燥处理；其中金属A为Mg、Zn、Al、Ti、Sn中的一种或多种，金属B为Ga、In、Bi、Cd、Pb、Sb中的一种或多种；(2)将步骤(1)干燥后的金属A和金属B加入到熔炼介质中，匀速升温至温度200
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410℃保温6
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10h，得到合金化体系；(3)步骤(2)合金化体系加热熔融，并恒温搅拌反应10～30min得到合金熔体；(4)合金熔体随熔炼介质冷却至室温，清洗合金表面的熔...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴家乐，段云彪，段羽，吴舟，颜修兴，胡劲，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：