一种石蜡基相变纳米乳液及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种石蜡基相变纳米乳液及其制备方法与应用，其中，制备方法包括步骤：配置10

【技术实现步骤摘要】
一种石蜡基相变纳米乳液及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及储能
，特别涉及一种石蜡基相变纳米乳液及其制备方法与储能应用。

技术介绍

[0002]目前太阳能光伏发电技术在我国取得了巨大的成功，然而其实际应用的光电转化效率较低，小于15％。光伏组件的表面温度每升高1℃，其光电转化效率将降低约0.5％；同时过高的工作温度会大大缩短光伏组件的使用寿命。因此，研究光伏组件的冷却技术能有效地提高其光电转化效率和使用寿命。
[0003]常见的光伏组件冷却技术分为主动式和被动式。被动式冷却技术结构简单，造价低廉，但冷却能力较差。主动式冷却技术通过泵送冷却工质，对光伏组件进行降温散热，冷却能力强，但从经济效率角度考虑，需进一步强化散热过程及对余热的利用。因此发展基于蓄能的太阳能光伏组件冷却装置是十分有必要的。
[0004]水作为最常见的冷却工质，虽具有较大的比热容，但在高热流密度下，其散热功率仍然有限。因此，目前多将水中分散一定质量分数的有机相变储能材料，其能够在特定温度范围内发生相变，从而吸收或释放大量的相变潜热，在相同的进出口温度和流速下，散热功率能进一步提高。
[0005]常见的相变功能流体包括相变微胶囊浆液和相变乳液等。相变微胶囊颗粒较大，达到微米级，制备工艺繁琐，成本较高，经过多次泵送后壳体材料易破裂，同时壳体材料增加了热阻，降低了强化传热效果。相变乳液属于热力学不稳定体系，稳定性较差，经过多次冷热相变循环或长期存放后容易发生破乳、相分层等现象。另外，相变乳液还存在过冷问题，往往需要低于凝固点10
‑
15℃的温度才能将液态转换成固态。在既定的工作温度内，过冷会导致大量的相变潜热不能有效储存，从而极大地降低了相变乳液的散热功率。
[0006]中国专利文献CN109888430A公开了一种相变传热工质及其制备方法。然而，上述文献中相变传热工质的制备方法为超声乳化发，超声仪的尺寸和功率有限，目前该法只适用于实验室小规模生产。因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0007]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种稳定性好、过冷度小、相变潜热高、工作温度广，可用作高效散热冷却工质的石蜡基相变纳米乳液及其制备方法与应用。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种石蜡基相变纳米乳液的制备方法，其中，包括步骤：
[0010]配置10
‑
30份的石蜡相变储能材料，加入5
‑
15份的表面活性剂和1
‑
3份的成核剂，加热至70
‑
80℃混合均匀，制得乳液油相材料；
[0011]在搅拌条件下，将50
‑
100份的去离子水或蒸馏水加入到所述乳液油相材料中并保
持温度为70
‑
80℃，得到乳化液；
[0012]将所述乳化液冷却至25℃后，得到石蜡基相变纳米乳液。
[0013]所述石蜡基相变纳米乳液的制备方法，其中，所述石蜡相变储能材料的相变温度为18
‑
70℃。
[0014]所述石蜡基相变纳米乳液的制备方法，其中，所述石蜡相变储能材料包括碳原子数为16
‑
30的烷烃中的至少一种，和20
‑
70型号石蜡中的至少一种。
[0015]所述石蜡基相变纳米乳液的制备方法，其中，所述表面活性剂为表面活性剂A和表面活性剂B的复配物，其中，表面活性剂A的质量分数不低于50％。
[0016]所述石蜡基相变纳米乳液的制备方法，其中，所述表面活性剂A为月桂醇聚氧乙烯醚；所述表面活性剂B选用吐温
‑
20、吐温
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40、吐温
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60、吐温
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80、聚乙二醇单十六烷基醚、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯硬脂酸酯、聚乙二醇12羟基硬脂酸酯、乙氧基化C16
‑
18
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醇、HLB值大于14的聚氧乙烯蓖麻油系列，以及HLB值大于14的聚氧乙烯氢化蓖麻油系列中的一种。
[0017]所述石蜡基相变纳米乳液的制备方法，其中，所述成核剂为聚乙烯
‑
嵌段
‑
聚(乙二醇)、石蜡、纳米氧化铝分散液、纳米氧化锌分散液，以及纳米氧化硅分散液中的至少一种。
[0018]所述石蜡基相变纳米乳液的制备方法，其中，所述石蜡基相变纳米乳液的分散粒径小于100nm。
[0019]一种石蜡基相变纳米乳液，其中，采用本专利技术所述石蜡基相变纳米乳液的制备方法制得。
[0020]一种石蜡基相变纳米乳液的应用，其中，将本专利技术所述的石蜡基相变纳米乳液用于太阳能光伏组件的热管理系统中。
[0021]所述石蜡基相变纳米乳液的应用，其中，所述热管理系统包括设置在太阳能光伏板组件上的换热盘管，所述换热盘管内设置有循环流通的所述石蜡基相变纳米乳液，所述换热盘管与换热器连通。
[0022]有益效果：本专利技术提供了一种稳定性好、过冷度小、相变潜热高、工作温度广，可用作高效散热冷却工质的石蜡基相变纳米乳液；相应地，提供一种工序简单、成本低廉、易于工业放大的该石蜡基相变纳米乳液的制备方法，并将相变纳米乳液应用于光伏组件的热管理系统中，降低其表面温度，提高其光电转化效率，回收利用余热。
附图说明
[0023]图1为本专利技术一种石蜡基相变纳米乳液的制备方法流程图。
[0024]图2为本专利技术实施例1中制成的相变纳米乳液的差示扫描量热法结果曲线示意图。
[0025]图3为本专利技术实施例1中制成的纳米乳液的分散相液滴粒径分布曲线。
[0026]图4为本专利技术实施例1中所制成的纳米乳液装瓶后的外观对比照片，由图4可见，经过一年储存，纳米乳液外观未发生明显变化。
[0027]图5为本专利技术实施例3中制成的相变纳米乳液的差示扫描量热法结果曲线示意图，由图5可见，添加成核剂后，相变纳米乳液的凝固温度提高了5℃，过冷度明显降低。
[0028]图6为本专利技术实施例8中一种基于蓄能的太阳能光伏组件冷却集热装置的示意图。
[0029]图7为本专利技术实施例8中U型换热盘管的结构示意图。
具体实施方式
[0030]本专利技术提供一种石蜡基相变纳米乳液及其制备方法与应用，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0031]请参阅图1，图1为本专利技术提供的一种石蜡基相变纳米乳液的制备方法流程图，如图所示，其包括步骤：
[0032]S10、配置10
‑
30份的石蜡相变储能材料，加入5
‑
15份的表面活性剂和1
‑
3份的成核剂，加热至70
‑
80℃混合均匀，制得乳液油相材料；
[0033]S20、在搅拌条件下，将50
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石蜡基相变纳米乳液的制备方法，其特征在于，包括步骤：配置10
‑
30份的石蜡相变储能材料，加入5
‑
15份的表面活性剂和1
‑
3份的成核剂，加热至70
‑
80℃混合均匀，制得乳液油相材料；在搅拌条件下，将50
‑
100份的去离子水或蒸馏水加入到所述乳液油相材料中并保持温度为70
‑
80℃，得到乳化液；将所述乳化液冷却至25℃后，得到石蜡基相变纳米乳液。2.根据权利要求1所述石蜡基相变纳米乳液的制备方法，其特征在于，所述石蜡相变储能材料的相变温度为18
‑
70℃。3.根据权利要求2所述石蜡基相变纳米乳液的制备方法，其特征在于，所述石蜡相变储能材料包括碳原子数为16
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30的烷烃中的至少一种，和20
‑
70型号石蜡中的至少一种。4.根据权利要求1所述石蜡基相变纳米乳液的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为表面活性剂A和表面活性剂B的复配物，其中，表面活性剂A的质量分数不低于50％。5.根据权利要求4所述石蜡基相变纳米乳液的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂A为月桂醇聚氧乙烯醚；所述表面活性剂B选用吐温
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【专利技术属性】
技术研发人员：呉建勇，刘柳，牛建磊，
申请(专利权)人：香港理工大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：