一种相变储能介质的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及节能环保领域，具体涉及一种以相变形式储存热能的相变储能介质。
【背景技术】
[0002] -般的，把相变温度Tm在-50_90°C范围内的材料划为常低温相变储热材料，此类 材料在建筑和日常生活中的应用较为广泛。相变温度低于15°C的材料主要应用于空调制 冷，而相变温度在15-90Γ之间的材料则广泛应用于太阳能储热和热负载领域。
[0003] 常低温相变储能材料的作用机理是：当温度略高于相变温度时，相变储能介质从 环境中吸收大量热量而熔化，把能量储存起来，当温度低于相变温度时，已熔化的室温相变 储能介质冷凝成固体而向室内环境释放大量的热量，从而维持室温的相对恒定。在日温差 或周（每星期）温差很大的地区，室温相变储能介质具有重要的应用价值，它可在高温时段 储存能量，而在夜间或较冷时段给室内供热，从而达到节能的目的。
[0004] 理想的相变储能材料一般应具有相对恒定的熔点，这样才可能当环境温度高于 或低于相变温度时，储能材料尽可能多地从环境吸收或向环境释放能量。这一特征对于储 能材料从低品位太阳能中吸收能量和维持室温的恒定具有重要意义。
[0005] 作为相变储能介质的物质可以是无水盐、盐水化合物及其混合物、有机物等。而目 前用作室温相变储能材料的有机物具有危险易燃，价格较贵，导热性不好等缺点；无水熔盐 适用于高温储热；盐水化合物及其混合物适合于储存低温热源，这些材料在太阳能和城市 余热利用，电网的削峰填谷等多方面有着广泛的应用。目前仍存在需要开发专门针对室温 储能材料的必要。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种新型相变储能介质，该相变储能介质应当具备相变温 度较适中和成本低廉的特点。
[0007] 本发明提供的相变储能介质为由水、磷酸氢二钠、硅酸钠和醋酸钠组成的共晶混 合物。
[0008] 优选的，所述的储能介质的组成相当于由87. 5-90wt.%十二水磷酸氢二钠， 5-10wt.%娃酸钠和l-5wt.%醋酸钠所形成混合物的组成。此处制备储能介质的原料可 以是磷酸氢二钠、硅酸钠、醋酸钠和水；也可以是含有结晶水的磷酸氢二钠、含有结晶水的 硅酸钠和含有结晶水的醋酸钠；也可以是部分组分是含有结晶水的化合物，其余部分为 相应的不含水的化合物；只要其原料的组成相当于由87. 5-90wt.%十二水磷酸氢二钠， 5-lOwt.%硅酸钠和l-5wt.%醋酸钠所形成混合物，其就可以形成本发明的共晶混合物。
[0009] 优选的，所述的储能介质的原料由磷酸氢二钠、硅酸钠、醋酸钠和水组成，或相应 的物质的水合物和/或水组成。
[0010] 优选的，所述共晶混合物的共晶相变温度为31-32摄氏度左右。
[0011] 上述材料组成的十二水磷酸氢二钠+硅酸钠+醋酸钠体系中存在一个组成点，该 点的相变温度为31 - 32°C左右。
[0012] 将该储能介质封装于由各种材料制成的密闭容器中，置于建筑物室内或墙体中， 用于调节室内温度，可使其保持在一个舒适的温度范围。
[0013] 本发明的室温相变储能介质具有相变温度点稳定、相变时固相组成与液相组成一 致、相变随温度变化敏感等诸多优点。当环境温度高于32°C时，该储能材料通过自身的融化 大量地从环境中吸收热量，当环境温度低于31°C时，储能材料由液相缓慢结晶成固相，向环 境释放大量的热量，从而维持环境温度的稳定。
【附图说明】
[0014]图1、实施例1的储能材料吸放热温度曲线图。
[0015]图2、储能材料1吸放热温度曲线图。
[0016]图3、储能材料2吸放热温度曲线图。
[0017] 图4、储能材料3吸放热温度曲线图。
【具体实施方式】
[0018] 如下为本发明的实施例，其仅用作对本发明的解释而并非限制。
[0019] 实施例1 :
[0020] 把70克十二水磷酸氢二钠和8克硅酸钠和2醋酸钠混合加热融化得到80克混合 溶液，把该液体装于密闭容器中，将该容器置于15°C的空气环境中，测得介质温度变化如图 1粗线所示，可见，体系在温度降至29. 7°C时候，开始发生相变，在32°C左右出现一个明显 的温度平台，这是由于介质在这一温度下凝固向环境释放大量的热量，从而维持自身温度 的稳定。然后把装有储能介质的容器放在50°C的环境中升温，可观察到介质在32°C时存在 一个升温平台，这是介质从环境中大量吸收热量融化，从而维持环境温度的恒定。高于32°C 以后，介质完全融化，升温迅速。
[0021] 用同样重量的纯水重复上述过程，测得其升降温曲线如图1细线所示，可见水在 很短时间内即达到环境温度，恒温能力有限。
[0022] 比较两者可见，本发明的储能介质能从高于32°C的环境吸收大量的热量，以及向 低于32°C环境释放的热量，从而维持介质本身以及环境温度的恒定，其温度调控能力要比 纯水大很多倍。
[0023] 对比例1
[0024] 把80克十二水磷酸氢二钠样品加热至50-60°C，发现样品变成液体。装该液体于 密闭容器中，按实施例1所描述的条件进行升降温实验，结果如图2粗线所示。可见介质在 25. 5°C时候，开始发生相变相变温度为36. 2°C，与纯水重复上述过程测得的升降温曲线图 2细线所示，与图1相比过冷度增大，相变温度高出4°C左右。
[0025] 对比例2
[0026] 把72克十二水磷酸氢二钠、2克硅酸钠和8克醋酸钠混合在一起，其组成如图1中 的c点所示。把该样品加热至50-600C左右，并保持一段时间，发现仍有10 %左右的固体未 完全熔化成液体。装该样品于密闭容器中，按实施例1所描述的条件进行升降温实验，结果 如图3实线所示。可见介质在降温至26. 1°C左右开始升温至32°C附近，又开始缓慢降温至 环境温度，期间没有平台出现，这是由于介质不是在一个温度下凝固向环境释放热量，不能 够维持自身温度恒定；同样升温过程中，可观察到介质缓慢升温至环境温度，这是由于介质 不是在一个温度下吸收环境的热量，不能够保持环境温度的恒定。与纯水重复上述实验图 3虚线相比储能效果要好一些，与图1组成点的储能效果差很多。
[0027] 对比例3
[0028] 把72克十二水磷酸氢二钠、8克硅酸钠混合在一起，加热至50_60°C并保持一段时 间，装该样品于密闭容器中，按实施例1所描述的条件进行升降温实验，结果如图4实线所 示。介质在升温降温过程中没有明显的相变平台，储放热能力有限与纯水重复上述实验图 4虚线相比储能效果要好一些，与图1组成点的储能效果差很多。
[0029] 参见下表，发明人还针对储能材料中各组分的含量进行了变更，得到了具有不同 组成的储能材料。
[0030]
【主权项】
1. 一种相变储能介质，其特征在于，所述相变储能介质为由水、磷酸氢二钠、硅酸钠和 醋酸钠组成的共晶混合物。2. 根据权利要求1所述相变储能介质，其特征在于，所述的储能介质的组成相当于由 87. 5-90wt. %十二水磷酸氢二钠，5-10wt. %硅酸钠和l-5wt. %醋酸钠形成的混合物的组 成。3. 根据权利要求1或2所述相变储能介质，其特征在于，所述的储能介质的原料由磷酸 氢二钠、硅酸钠、醋酸钠和水组成，或相应的物质的水合物和/或水组成。4. 根据权利要求1或2所述相变储能介质，其特征在于，所述共晶混合物的共晶相变温 度为31-32摄氏度。
【专利摘要】本发明公开了一种室温相变储能介质，所述相变储能介质为由水、磷酸氢二钠、硅酸钠和醋酸钠组成的共晶混合物。所述相变储能介质的制备方法为：将上述成分按配比混合加热全部熔化，搅拌均匀，该液相即可作为相变储能介质使用。本发明的相变储能介质具有相变温度在室温附近，材料环保和成本低等特点。
【IPC分类】C09K5/06
【公开号】CN105238363
【申请号】CN201510711995
【发明人】董欧阳, 周园, 李翔, 申月, 海春喜
【申请人】中国科学院青海盐湖研究所
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月28日