一种无机相变储能材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于相变储能技术领域，具体地，本发明涉及一种无机相变储能材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]在相变储能技术领域，相变材料是基础，相变材料的种类很多，从相变的方式来看，可分为固-固、固-液、液-气和固-气相变材料四大类，由于固-气和液-气相变材料在相变过程中伴随大量气体的存在，使材料体积变化很大，因此，尽管它们相变潜热较大，但在实际中很少应用。在实际应用中，一般按材料化学组成成分的不同，把相变材料分为有机物类(石蜡、酯酸等)和无机物类(无机水合盐、熔融盐、金属等)。无机水合盐是中、低温相变材料中重要的一类，提供了熔点从几摄氏度到一百多摄氏度的近70种可供选择的相变材料。
[0003]无机水合盐具有使用范围广、价格便宜、导热系数大(与有机物类PCM相比)、单位体积蓄热密度大、一般呈中性等优点。但也存在两方面的不足:过冷和相分离。这两大缺陷直接关系到相变材料的使用寿命，因此较好地解决这两个问题成为相变材料应用研究方面的关键。
[0004]三水醋酸钠(CH3COONa.3H20)因熔点适宜、潜热值较高等优点常作为相变蓄能材料广泛应用于不同领域。然而，纯三水醋酸钠在凝固过程中存在的过冷和相分离问题，且相变温度较难调控，严重影响三水醋酸钠的相变储能材料的大范围使用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，提供一种无机相变储能材料，该储能材料性能稳定、价格低廉、原料丰富、制备方便、相变潜热大、无毒、温度可调，可以广泛应用于太阳能低温蓄热系统、家庭日用保温、家用热水储能系统等多个领域。
[0006]为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案:
[0007]—种无机相变储能材料，所述储能材料主要包括以下组分:
[0008]重量比为50:3?50:15的醋酸钠溶液和功能添加液，以及醋酸钠溶液和功能添加液总重量I?3%的成核剂和5%的增稠剂；
[0009]其中，醋酸钠溶液由醋酸钠或其水合物和水按摩尔比1:3溶解制成；
[0010]功能添加液由功能添加剂和水按质量比1:2配制成；
[0011]所述功能添加剂为氯化钠。
[0012]优选地，所述成核剂为Na2S13.9H20、Na2HPO4.12H20 和 Na2B4O7.1H2O 中的任意一种。
[0013]优选地，所述增稠剂为羟乙基纤维素。
[0014]本发明的另一个目的在于，提供一种基于上述技术方案的无机相变储能材料的制备方法，所述方法包括以下步骤:
[0015]I)将醋酸钠或其水合物和水按摩尔比1:3溶解制成醋酸钠溶液，密封放置在65_80°C保温环境备用；
[0016]2)将功能添加剂和水按质量比1:2配制成功能添加液，密封放置在65-80°C保温环境备用；
[0017]3)将醋酸钠溶液和功能添加液按比例混合形成混合溶液，并不断搅拌，使其充分混合均匀；
[0018]4)在搅拌状态下加入成核剂和增稠剂使其成流体状，即得无机相变储能材料。
[0019]优选地，所述成核剂为Na2S13.9H20、Na2HPO4.12H20 和 Na2B4O7.1H2O 中的任意一种。
[0020]优选地，所述增稠剂为羟乙基纤维素。
[0021]本发明无机相变储能的储能介质主要为三水醋酸钠体系，功能添加剂为氯化钠，通过添加成核剂、增稠剂可以解决无机水合盐相变储能材料的共性问题:过冷度及相分离。通过功能添加剂调整其相变温度的同时，也在一定程度上抑制其过冷现象的发生，在通过成核剂和增稠剂的添加，完全可以消除过冷和相分离现象，重复性好，性能稳定。
[0022]与现有技术比较，本发明优点在于:
[0023]I)本发明在制备过程中加入功能添加剂来调控体系的相变温度点(50-55°C )的同时，也在一定程度上减小其过冷度，然后在通过成核剂和增稠剂可以完全消除体系的过冷度和相分离，重复性较好，性能稳定，可长期使用，具有广泛的应用前景。
[0024]2)本发明功能添加剂种类较少，所含比例较小，避免了添加剂过多互相影响的问题，保证体系的稳定性。
[0025]3)本发明所得无机相变储能材料具有50-55°C的相变温度，过冷度小于3°C，并且具有较高的潜热值，可以到230_260J/g，具有优良的温度调节功能，同时具有极高的相变稳定性。
[0026]4)本发明原料来源丰富，无毒、无腐蚀、制备方法简单易操作，易于封装。
【具体实施方式】
[0027]下面通过部分实施实例对本发明做进一步阐述，但不能限制本发明的内容。
[0028]实施例1
[0029]I)取无水醋酸钠或其水合物和水按摩尔比1:3溶解配制成醋酸钠溶液；取氯化钠和水按重量比1:2配制成氯化钠功能添加液；
[0030]2)取步骤I中配制好的醋酸钠溶液50g，氯化钠功能添加液3g，并不断搅拌，使其混合均匀；
[0031]3)向步骤2中试样分别加入0.53g Na2B4O7.1H2O, 2.65g羟乙基纤维素(CMC)在70°C不断搅拌使其混合均匀成流体状；
[0032]4)将步骤3中所得相变材料灌入容器中进行封装测试。测试结果显示，此组分的相变温度为56 °C，过冷度2.8°C，潜热值232.5KJ/Kg。
[0033]实施例2
[0034]I)取无水醋酸钠或其水合物和水按摩尔比1:3溶解配制成醋酸钠溶液；取氯化钠和水按重量比1:2配制成氯化钠功能添加液；
[0035]2)取步骤I中配制好的醋酸钠溶液50g，氯化钠功能添加液6g，并不断搅拌，使其混合均匀；
[0036]3)向步骤2中试样分别加入1.12g Na2S13.9Η20，2.8g羟乙基纤维素(CMC)在70°C不断搅拌使其混合均匀成流体状；
[0037]4)将步骤3中所得相变材料灌入容器中进行封装测试。测试结果显示，此组分的相变温度为54°C，过冷度1.6°C，潜热值236.8KJ/Kg。
[0038]实施例3
[0039]I)取无水醋酸钠或其水合物和水按摩尔比1:3溶解配制成醋酸钠溶液；取氯化钠和水按重量比1:2配制成氯化钠功能添加液；
[0040]2)取步骤I中配制好的醋酸钠溶液50g，氯化钠功能添加液9g，并不断搅拌，使其混合均匀；
[0041]3)向步骤2中试样分别加入1.18g Na2HPO4.12H20，2.95g羟乙基纤维素(CMC)在70°C不断搅拌使其混合均匀成流体状；
[0042]4)将步骤3中所得相变材料灌入容器中进行封装测试。测试结果显示，此组分的相变温度为52°C，过冷度2.1°C，潜热值227.2KJ/Kg。
[0043]实施例4
[0044]I)取无水醋酸钠或其水合物和水按摩尔比1:3溶解配制成醋酸钠溶液；取氯化钠和水按重量比1:2配制成氯化钠功能添加液；
[0045]2)取步骤I中配制好的醋酸钠溶液50g，氯化钠功能添加液12g，并不断搅拌，使其混合均匀；
[0046]3)向步骤2中试样分别加入1.24g Na2B4O7.1H2O, 3.1g羟乙基纤维素(CMC)在70°C不断搅拌使其混合均匀成流体状；
[0047]4)将步骤3中所得相变材料灌入容器中进行封装测试。测试结果显示，此组分的相变温度为51°C，过冷度2°C，潜热值233.6KJ/Kg。
[0048]实施例5
[0049]I)取无水醋酸钠或其水合物和水按摩尔比1:3溶解配制成醋酸钠溶液；取氯化钠和水按重量比1:2配制成氯化钠功能添加液；
[0050]2)取步骤I中配制好的醋酸钠溶液50g，氯化钠功能添加液15g，并不断搅拌，使其混合均匀；
[0051]3)向步骤2中试样分别加入1.95g Na2B4O7.1H2O, 3.25g羟乙基纤维素(CMC)在70°C不断搅拌使其混合均匀成流体状；
[0052]4)将步骤3中所得相变材料灌入容器中进行封装测试。测试结果显示，，此组分的相变温度为51°C，过冷度2.2°C，潜热值228.3KJ/Kg。
[0053]最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种无机相变储能材料，其特征在于，所述储能材料主要包括以下组分: 重量比为50:3?50:15的醋酸钠溶液和功能添加液，以及醋酸钠溶液和功能添加液总重量I?3%的成核剂和5%的增稠剂； 其中，醋酸钠溶液由醋酸钠或其水合物和水按摩尔比1:3溶解制成； 功能添加液由功能添加剂和水按质量比1:2配制成； 所述功能添加剂为氯化钠。2.根据权利要求1所述的无机相变储能材料，其特征在于，所述成核剂为Na2S13.9H20、Na2HPO4.12H20 和 Na2B4O7.1H2O 中的任意一种。3.根据权利要求1所述的无机相变储能材料，其特征在于，所述增稠剂为羟乙基纤维素。4.权利要求1所述的无机相变储能材料的制备方法，所述方法包括以下步骤: 1)将醋酸钠或其水合物和水按摩尔比1:3溶解制成醋酸钠溶液，密封放置在65-80°C保温环境备用； 2)将功能添加剂和水按质量比1:2配制成功能添加液，密封放置在65-80°C保温环境备用; 3)将醋酸钠溶液和功能添加液按比例混合形成混合溶液，并不断搅拌，使其充分混合均匀； 4)在搅拌状态下加入成核剂和增稠剂使其成流体状，即得无机相变储能材料。5.根据权利要求4所述的无机相变储能材料的制备方法，其特征在于，所述成核剂为Na2S13.9H20、Na2HPO4.12H20 和 Na2B4O7.1H2O 中的任意一种。6.根据权利要求4所述的无机相变储能材料的制备方法，其特征在于，所述增稠剂为羟乙基纤维素。
【专利摘要】本发明公开了一种无机相变储能材料及其制备方法，所述储能材料主要包括以下组分：重量比为50:3～50:15的醋酸钠溶液和功能添加液，以及醋酸钠溶液和功能添加液总重量1～3％的成核剂和5％的增稠剂；其中，醋酸钠溶液由醋酸钠或其水合物和水按摩尔比1:3溶解制成；功能添加液由功能添加剂和水按质量比1:2配制成；所述功能添加剂为氯化钠。该储能材料性能稳定、价格低廉、原料丰富、制备方便、相变潜热大、无毒、温度可调，可以广泛应用于太阳能低温蓄热系统、家庭日用保温、家用热水储能系统等多个领域。
【IPC分类】C09K5/06
【公开号】CN105154025
【申请号】CN201510703574
【发明人】李翔, 周园, 年洪恩, 董欧阳, 任秀峰, 曾金波, 申月, 海春喜, 李松
【申请人】中国科学院青海盐湖研究所
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年10月26日