一种超低温储能材料组合物制造技术

本发明专利技术公布了一种以氯化镁、硝酸钙和水为主的共晶盐混合构成的储能材料组合物，该组合物主要由水、氯化镁、硝酸钙、氯化钠、氯化钾、碱式碳酸镁、羧甲基纤维素钠组成，其结晶温度为-48～-52℃，熔解潜热大于300kJ/L。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超低温储能材料组合物，其结晶温度为-48 -52°c，具有较高的熔解潜热。添加一定比例的功能添加剂后，克服了氯化镁、硝酸钙、水共晶盐混合物过冷度高、容易析盐等带来的储能性能衰减问题。按照本专利技术所得到的储能材料组合物，可以在常温环境下使局部空间的温度保持在_50°C左右，适用于超低温冷冻、超低温运输等领域。
技术介绍
在物质熔解或结晶时，都会伴有热量的吸收或释放，例如液态水在0°C时会释放出大量的热能并转化成为固态水(冰)，而在标准大气压下液态水在100°c会吸收大量热能并转化成为气态水(水蒸汽)，但并不是所有的物质都能够遵循这一规律，大多数物质在液态状态下温度降至其结晶温度时并不能立即转化成固态，而是在结晶温度以下的某个温度固化而释放其潜热，理论结晶温度与实际结晶温度的差值即称之为过冷度，过冷度严重者甚至可以高达数十度，这将导致储能材料储存的热量不能根据需要有效释放，限制了储能材料的使用。氯化镁、硝酸钙和水组成的共晶盐混合物是比较理想的超低温无机材料，它们均具有较好的导热性，液体状态的密度为I. 4 I. 5g/cm3，在相同体积的条件下，其储热密度更大，熔解潜热可达300kJ/L。但是作为成熟应用的储热材料其缺点是过冷度较高、容易析出。氯化镁、硝酸钙和水的共晶盐混合物过冷度高达25 V以上，这意味着环境温度较低(如低于_60°C以下)、需要热量时，储能材料因为过冷度的原因无法释放，不能够结晶放热。其次是其析出问题，在_40°C左右时，氯化镁和硝酸钙在水中的溶解度很小，这使得过量的氯化镁和硝酸钙从水溶液中析出沉淀，因此氯化镁和硝酸钙不能完全溶于水中，由于此时储能材料内部不均匀，液相中组分发生变化，从而造成结晶温度发生较大变动，反复多次储能后潜热衰减会越来越严重，使用性能大打折扣。本专利技术公布了一种氯化镁、硝酸钙和水构成的组合物，通常三种成分的组合复配形成共晶盐混合物，将结晶温度控制在-48 _52°C，并且潜热在300kJ/L。结晶是一种微观的物理现象，影响结晶的因素有很多，尘埃或轻微的振动就有可能引发结晶，为进一步提高结晶的确定性，本专利技术通过不同添加剂的协同作用，大大减小了材料的过冷度，使其过冷度小于:TC。为减小不溶的盐分层、析出带来的潜热衰减问题，本专利技术采用羧甲基纤维素钠(CMC)，延长了储能材料的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种超低温储能材料，结晶温度为-48 _52°C，熔化潜热值大于300kJ/L，可用于有限空间内的超低温控制(包括超低温冷冻等)、超低温运输等方面，实现能源的综合利用，提高资源利用效率。为实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供了一种储能材料的组合物，主要成分包括、MgCl2、Ca(N03)2、H20、KCl、NaCl、Mg(0H)2 MgC03、羧甲基纤维素钠(CMC)等功能添加剂。在该组合物中MgCl2Xa (NO3) 2、H2O为主要组分，其中MgCl2和Ca (NO3) 2的质量比为0.8 I. 2，MgCl2 含量为 13 21%，Ca(NO3)2 含量为 10 26%，H2O 含量为 35 75%。其它添加剂的比例如下KCl1.5-3%NaCl0.45-3%Mg(OH)2MgCO30.5-1.5%羧甲基纤维素钠(CMC) 0.55-2.5%对本专利技术所提供的储能材料组合物按照步冷曲线法进行了结晶温度、过冷度测试，并用DSC差热扫描量热仪测试其熔解潜热。同时，针对结晶稳定性问题采用高温静置法，放于0°C条件下48小时，观察其不溶盐析出情况。具体实施例方式本专利技术通过以下具体实施例更详细的描述本专利技术，可以使本专业技术人员更全面的了解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。实施例I将1299 克水降温至 0 5°C，然后将 260 克 MgCl2、325 克 Ca (NO3)2>60 克 NaCl、10克Mg(OH)2 MgCO3^ 16克羧甲基纤维素钠(CMC)、30克KCl依次加入到水中，混合搅拌时间为12小时，在MgCl2加入水中开始保持溶液温度在-5 0°C，匀速搅拌3小时，以后保持溶液温度在-15 10°C，搅拌完成后在_20°C以下静止存放72小时。按照步冷曲线法测试其结晶温度为-50. 2°C，过冷度为2°C，熔解潜热为301kJ/L，48小时、20°C条件下放置无明显分层析出现象，体系比较稳定。实施例2将568.8克水降温至0 5°〇，然后将200克]\%(12、166.7克〇&(吣3)2、4.5克恥(1、15克Mg(OH)2 MgCO3^25克羧甲基纤维素钠(CMC)、20克KCl依次加入到水中，混合搅拌时间为12小时，在MgCl2加入水中开始保持溶液温度在-5 0°C，匀速搅拌3小时，以后保持溶液温度在-15 10°C，搅拌完成后在_20°C以下静止存放72小时。按照步冷曲线法测试其结晶温度为-50. 1°C，过冷度为2. 1°C，熔解潜热为302kJ/L，48小时、20°C条件下放置无明显分层析出现象，体系比较稳定。实施例3将50. 8千克水降温至0 5°C，然后将21千克MgCl2、21千克Ca(N03)2、2千克NaCl、I千克Mg(OH)2 -MgCO3U. 2千克羧甲基纤维素钠(CMC)、3千克KCl依次加入到水中，混合搅拌时间为12小时，在MgCl2加入水中开始保持溶液温度在-5 0°C，匀速搅拌3小时，以后保持溶液温度在-15 10°C，搅拌完成后在_20°C以下静止存放72小时。按照步冷曲线法测试其结晶温度为-50. 3°C，过冷度为2°C，熔解潜热为299kJ/L，48小时、20°C条件下放置无明显分层析出现象，体系比较稳定。、实施例4将726. 5 克水降温至 0 5°C，然后将 120 克 MgCl2、100 克 Ca (NO3)2'10 克 NaCl、13克Mg(OH)2 MgC03、5. 5克羧甲基纤维素钠(CMC)、25克KCl依次加入到水中，混合搅拌时间为12小时，在MgCl2加入水中开始保持溶液温度在-5 0°C，匀速搅拌3小时，以后保持溶液温度在-15 10°C，搅拌完成后在_20°C以下静止存放72小时。按照步冷曲线法测试其结晶温度为-50. 3°C，过冷度为I. 9°C，熔解潜热为299kJ/L，48小时、20°C条件下放置无明显分层析出现象，体系比较稳定。实施例5将62. 73千克水降温至0 5°C，然后将15千克MgCl2、16. 67千克Ca(NO3)2、2. 3千克NaCl、800克Mg(OH)2 MgC03、l千克羧甲基纤维素钠(CMC)U. 5千克KCl依次加入到水中，混合搅拌时间为12小时，在MgCl2W入水中开始保持溶液温度在-5 (TC，匀速搅拌 3小时，以后保持溶液温度在-15 10°C，搅拌完成后在_20°C以下静止存放72小时。按照步冷曲线法测试其结晶温度为-50. 4°C，过冷度为I. 2°C，熔解潜热为297kJ/L，48小时、20°C条件下放置无明显分层析出现象，体系比较稳定。对比例I将150克水降温至0 5 °C，然后将60克MgCl2、30克Ca (NO3) 2、4. 5克Mg(OH)2 MgC03、7本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术所述储能材料组合物，其特征在于含有MgCl2、Ca(NO3)2、H2O、NaCl、KCl、Mg(OH)2·MgCO3、羧甲基纤维素钠(CMC)等功能添加剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程绍海，
申请(专利权)人：北京精新相能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：