一种三水醋酸钠-去离子水相变储热材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种三水醋酸钠

【技术实现步骤摘要】
一种三水醋酸钠
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去离子水相变储热材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于相变储热
，具体涉及一种三水醋酸钠
‑
去离子水相变储热材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]在众多储能技术中储热是最经济的储能形式。储热技术是以储热材料为媒介将新能源系统，预热、废热回收系统的能量储存起来，以此解决能源的间歇性和波动性问题。其中潜热储热设备是利用相变材料的相变焓值来储存热量并利用储热设备结构来传递热量。基于潜热的储热技术设备成本更低、寿命更长、结构更简单，使其有多变的应用形式能匹配更复杂的蓄热场所。水合盐的潜热值和导热系数要大于同熔点下的有机相变材料。所以水合盐是更适合于在储热设备中应用的相变材料。在水合盐中三水醋酸钠的潜热值较大，且它的熔点刚好可以用于回收各能源系统滋生的热水的热量，有较大的发展潜力。但是，三水醋酸钠熔化时存在严重的相分离问题，严重制约了其推广应用。相分离现象指相变材料熔化时结晶水化学键断裂后出现的(顶层为含游离水层、中间层为饱和水盐层、底部为含无水盐层)的分层现象。
[0004]现有技术中一般采用增稠剂或施加一个扰动场(超声、振动、电场和微波)的方法来解决相分离问题。但专利技术人发现在储热设备中使用增稠剂时，在长期的熔化与凝固循环中相分离仍会缓慢累计。而施加一个扰动场需要一个大的能量消耗且结构比较复杂，不适合在储热设备中应用。为了三水醋酸钠能在储热设备中更好的应用，需要循环稳定性更好的更适合于在储能设备中应用的方法来解决相分离问题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种三水醋酸钠
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去离子水相变储热材料及其制备方法与应用，本专利技术利用添加去离子水和控制三水醋酸钠材料层高度，大大提高无水盐与游离水的接触概率，以此解决了三水醋酸钠的相分离问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0007]本专利技术的第一个方面，提供一种三水醋酸钠
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去离子水相变储热材料，所述三水醋酸钠
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去离子水相变储热材料由去离子水和三水醋酸钠混合而成；且三水醋酸钠材料层的厚度和去离子水含量满足如下(1)～(3)中任意一个条件：
[0008](1)去离子水含量为2wt％，三水醋酸钠材料层高度≤4mm；
[0009](2)去离子水含量为3wt％，三水醋酸钠材料层高度≤21.5mm；
[0010](3)去离子水含量为4wt％，三水醋酸钠材料层高度≤38mm。
[0011]本专利技术提供的三水醋酸钠
‑
去离子水相变储热材料通过控制三水醋酸钠材料层的厚度和去离子水的含量解决了三水醋酸钠的相分离问题。具体的，适量去离子水的添加能让相变材料顶层的含水层向下发展，增大无水盐与游离水的接触概率，以此缓解相分离问题；降低三水醋酸钠材料层的厚度同样能增大无水盐与游离水的接触概率，缓解相分离问题。本专利技术的相变储热材料中三水醋酸钠材料层高度只要不超过其去离子水含量对应的材料层高度，就不会出现相分离问题。
[0012]但去离子水的加入也会使相变材料的单位潜热值有所降低。作为优选，本专利技术选择去离子水含量为3wt％，材料层高度≤21.5mm的方案为优选。此时相变材料的相变温度为56℃、潜热值为260.6J/g、导热系数为0.36w/m
·
k。
[0013]本专利技术的第二个方面，提供上述的三水醋酸钠
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去离子水相变储热材料的制备方法，包括如下步骤：
[0014]向预热的反应容器中加入三水醋酸钠，加热并搅拌，待熔化后继续加入三水醋酸钠，直至三水醋酸钠材料层高度接近目标高度；随后向反应容器中加入目标含量的去离子水，搅拌得到三水醋酸钠
‑
去离子水相变储热材料。
[0015]在本专利技术的一个优选的实施例中，所述反应容器为装有转子的烧杯。优选地，将装有转子的烧杯放入磁力搅拌水浴锅中，将温度设置为60～80℃，并开启搅拌功能；向装有转子的烧杯中加三水醋酸钠，待熔化后继续加入三水醋酸钠。
[0016]在本专利技术的一个优选的实施例中，加入目标含量的去离子水后搅拌20～100分钟
，
使得去离子水和三水醋酸钠充分混合即可。
[0017]本专利技术的第三个方面，提供上述的三水醋酸钠
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去离子水相变储热材料在储热设备中的应用。
[0018]本专利技术的第四个方面，提供一种分层翅片式相变蓄热单元，包括蓄热罐、热水管、冷水管、分层翅片和上述的三水醋酸钠
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去离子水相变储热材料；蓄热罐为外壳，热水管和冷水管垂直穿过蓄热罐，且分层翅片和三水醋酸钠
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去离子水相变储热材料设置在蓄热罐内；
[0019]所述分层翅片包括多个翅片单元，每个翅片单元均与热水管、冷水管连接，三水醋酸钠
‑
去离子水相变储热材料填充满相邻翅片单元中间的空间以及分层翅片与蓄热罐之间的空间。
[0020]在本专利技术的一个优选的实施例中，所述分层翅片式相变蓄热单元在长宽高方向上均可按照需求复制延伸。
[0021]在本专利技术的一个优选的实施例中，每个翅片单元的厚度为1.5～3.5mm，优选为2mm，相邻翅片单元间的高度≤38mm。采用满足去离子水含量为3wt％，材料层高度≤21.5mm的三水醋酸钠
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去离子水相变储热材料，相邻翅片单元间的高度可为20mm。相邻翅片单元间的高度一定要低于目标高度，避免三水醋酸钠
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去离子水相变储热材料发生相分离。
[0022]在本专利技术的一个优选的实施例中，所述热水管和冷水管中水流方向相反。
[0023]本专利技术的有益效果为：
[0024]本专利技术提供的三水醋酸钠
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去离子水相变储热材料通过控制三水醋酸钠材料层的厚度和去离子水的含量解决了三水醋酸钠的相分离问题，无需采用增稠剂或施加扰动场，且该相变储热材料的循环稳定性更好，更适合于在储能设备中应用。具体的，适量去离子水
的添加能让相变材料顶层的含水层向下发展，增大无水盐与游离水的接触概率，以此缓解相分离问题；降低三水醋酸钠材料层的厚度同样能增大无水盐与游离水的接触概率，缓解相分离问题。本专利技术的相变储热材料中三水醋酸钠材料层高度只要不超过其去离子水含量对应的材料层高度，就不会出现相分离问题。
[0025]本专利技术选择去离子水含量3wt％，三水醋酸钠材料层高度21.5mm的方案为优选。此时相变材料的相变温度为56℃、潜热值为260.6J/g、导热系数为0.36w/m
·
k。且该相变储热材料具有较好的稳定性，循环500次后样品的熔点几乎没变，而潜热值仅下降了0.73％，在可接受的范围内。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三水醋酸钠
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去离子水相变储热材料，其特征在于，所述三水醋酸钠
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去离子水相变储热材料由去离子水和三水醋酸钠混合而成；且三水醋酸钠材料层的厚度和去离子水含量满足如下(1)～(3)中任意一个条件：(1)去离子水含量为2wt％，三水醋酸钠材料层高度≤4mm；(2)去离子水含量为3wt％，三水醋酸钠材料层高度≤21.5mm；(3)去离子水含量为4wt％，三水醋酸钠材料层高度≤38mm。2.一种权利要求1所述的三水醋酸钠
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去离子水相变储热材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：向预热的反应容器中加入三水醋酸钠，加热并搅拌，待熔化后继续加入三水醋酸钠，直至三水醋酸钠材料层高度接近目标高度；随后向反应容器中加入目标含量的去离子水，搅拌得到三水醋酸钠
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去离子水相变储热材料。3.如权利要求2所述的三水醋酸钠
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去离子水相变储热材料的制备方法，其特征在于，所述反应容器为装有转子的烧杯。4.如权利要求3所述的三水醋酸钠
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去离子水相变储热材料的制备方法，其特征在于，将装有转子的烧杯放入磁力搅拌水浴锅中，将温度设置为60～80℃，并开启搅拌功能；向装有转子的烧杯中加三水醋酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志强，王闯，刘鹏程，程星星，许焕焕，王鲁元，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：