专利名称：一种58℃储能材料组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种58°C储能材料组合物，该组合物的结晶温度为57 60°C，熔解潜热可达到200kJ/kg。添加一定比例的功能添加剂后，使硝酸镁、氯化镁的水合物与尿素的共结晶温度稳定在57 60°C，同时克服了共晶盐混合物过冷度高、反复使用过程中容易分层等问题。按照本发明所得到的储能材料组合物，可广泛应用于太阳能、地热储存以及各种エ业窑炉的余热回收等领域。
背景技术：
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)，这类物质可以用于特定温度下的热能储存或释放，我们称之为储能材料。但实际上并不是所有的物质都能够遵循这ー规律，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；而有些物质则因为自身的溶解度、蒸发等问题使结晶和熔化两个过程不可逆，不能用于热能的储存例如硝酸镁的六水合物其熔点为90 95°C，此温度接近水的沸点(100°C )，水分流失严重，会导致再次结晶时储热容量的持续衰减。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，为进一歩提高结晶的确定性，使用储能材料的结晶行为可控、有序，同时克服温度过高造成的储能材料寿命衰减等问题，本发明公布了ー种主要由硝酸镁、氯化镁和水构成的组合物，在尿素、硫酸镁、碳酸镁、气相法ニ氧化硅等添加剂的共同作用下，其结晶温度可以降低到57 60°C，并能够保持其熔化潜热在200kJ/kg。
发明内容
本发明的目的在于提供了ー种58°C储能材料组合物，其结晶温度为57 60°C，熔化潜热约为200kJ/kg。可用于太阳能等间歇能源的储存、エ业窑炉等余热回收等领域。为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种储能材料组合物，主要成分包括Mg (NO3) 2、MgCl2、H2O 和 CO (NH2) 2、MgS04、MgC03、气相法 SiO2 等功能添加剤。在该组合物中Mg(N03)2、MgCl2' H2O为主要组分，Mg(NO3)2质量含量为27. 4 36. 2%,MgCl2 质量含量为 11. 6 17. 6%,H2O 质量含量为 36 40%，其中 Mg(NO3)2、MgCl2摩尔比为I : I 2 : l，Mg(N03)2、H20摩尔比为I 6，MgCl2、H20摩尔比为I 6，其它添
加剂的比例如下CO(NH2)25-10%
MgSO43-8%
MgCO30.5-1.2%
气相法SiO21-5%对本发明所提供的相变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，针对相变稳定性问题采用高温静置法，放于70°C条件下48小时，观察其不溶盐析出情況。
具体实施例方式本发明通过以下具体实施例更详细的描述本发明，可以使本专业技术人员更全面的了解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例I将400 克水加热至 90°C，然后依次将 274 克Mg (NO3) 2、176 克 MgCl2、60 克 CO (NH2)2,30克MgS04、10克MgCO3依次加入到水中，溶解完毕后加入50克气相法SiO2高速搅拌，待溶液体系稳定后在常温下静止存放72小吋。按照步冷曲线法测试其结晶温度为58. 2V，过冷度为4°C，熔解潜热为196kJ/kg，70°C条件下放置48小时、无明显分层析出现象，体系比较稳定。实施例2将59. 55千克水加热至90°C，然后依次将54. 3千克1%(吣3)2、17.4千克1%(12、7. 5千克CO (NH2) 2、9千克MgSO4.750克MgCO3依次加入到水中，溶解完毕后加入I. 5千克气相法SiO2高速搅拌，待溶液体系稳定后在常温下静止存放72小吋。按照步冷曲线法测试其结晶温度为59. (TC，过冷度为4. 8°C，熔解潜热为204kJ/kg，70°C条件下放置48小吋、无明显分层析出现象，体系比较稳定。实施例3将108克水加热至90 °C，然后依次将88. 5克Mg(N03)2、38. I克MgCl2、30克CO(NH2)2,24克MgS04、2. 4克MgCO3依次加入到水中，溶解完毕后加入9克气相法SiO2高速搅拌，待溶液体系稳定后在常温下静止存放72小吋。按照步冷曲线法测试其结晶温度为57. 5°C，过冷度为3. 8°C，熔解潜热为201kJ/kg，70°C条件下放置48小时、无明显分层析出现象，体系比较稳定。实施例4将29. 84千克水加热至90°C，然后依次将22. 24千克Mg (NO3) 2、11. 92千克MgCl2、6. 4千克CO (NH2) 2、5. 84千克MgSO4、480克MgCO3依次加入到水中，溶解完毕后加入3. 28千克气相法SiO2高速搅拌，待溶液体系稳定后在常温下静止存放72小吋。按照步冷曲线法测试其结晶温度为58. 5°C，过冷度为4. 2°C，熔解潜热为211kJ/kg，70°C条件下放置48小吋、无明显分层析出现象，体系比较稳定。实施例5将385 克水加热至 90°C，然后依次将 339 克Mg (NO3) 2、121 克 MgCl2、72 克 CO (NH2)2,53克MgS04、7克MgCO3依次加入到水中，溶解完毕后加入23克气相法SiO2高速搅拌，待溶液体系稳定后在常温下静止存放72小吋。按照步冷曲线法测试其结晶温度为58. 9°C，过冷度为2. 7°C，熔解潜热为206kJ/kg，70°C条件下放置48小时、无明显分层析出现象，体系比
较稳定。对比例I将389 克水加热至 90°C，然后依次将 400 克 Mg (NO3) 2、86 克 MgCl2、50 克 CO (NH2) 2、60克MgS04、5克MgCO3依次加入到水中，溶解完毕后加入10克气相法SiO2高速搅拌，待溶液体系稳定后在常温下静止存放72小吋。按照步冷曲线法测试其结晶温度，结晶过程缓慢，从90°C开始出现结晶直至55°C完全結晶， 无明显的固定结晶温度。对比例2将385 克水加热至 90°C，然后依次将 339 克 Mg(NO3) X、121 克 MgCl2、53 克 MgS04、7克MgCO3依次加入到水中，溶解完毕后加入23克气相法SiO2高速搅拌，待溶液体系稳定后在常温下静止存放72小吋。按照步冷曲线法测试其结晶温度，温度降至70°C开始出现結晶，最終结晶温度恒定在85°C，过冷度约为15°C，70°C条件下放置48小时、该组合物未熔化。对比例3将385 克水加热至 90°C，然后依次将 339 克Mg (NO3) 2、121 克 MgCl2、72 克 CO (NH2)2,53克MgS04、7克MgCO3依次加入到水中，溶解完毕在常温下静止存放72小吋。按照步冷曲线法测试其结晶温度为58. 40C，过冷度为3. 6°C，熔解潜热为209kJ/kg，70°C条件下放置48小时，分层现象较为明显。通过上述实施例I 5，本发明公开的58°C储能材料组合物的结晶温度为57 60°C，过冷度均低于5°C，体系比较稳定，未出现明显分层失效问题。对比例I表明，Mg (NO3) 2、MgCl2调整了比例后，无固定的结晶温度，在对比例2中未添加CO (NH2) 2，导致体系结晶温度偏高，对比例3中在前面实验的基础上去掉了气相法SiO2，该组合的稳定性变差，出现了分层现象。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围，所以凡依本发明所述范围的特征原料、特征步骤以及配方等同的变化，均应包括在本发明的申请专利范围之内。
权利要求
1.本发明所述58°c储能材料组合物，其特征在于含有Mg(NO3)2^MgCl2,H2O和CO (NH2)2,MgS04、MgC03、气相法SiO2等功能添加剂。
2.根据权利要求I所述的组合物，特征在于构成储能材料的主要组分是Mg(N03)2、MgCl2'H2O。
3.根据权利要求2所述的主要组分中MgCl2和MgCl2的摩尔比为I: I 2 : I。
4.根据权利要求2所述的主要组分中Mg(NO3)2与水的摩尔比为I: 6。
5.根据权利要求2所述的主要组分中MgCl2与水的摩尔比为I: 6。
6.根据权利要求2所述的主要组分的质量含量如下Mg (NO3) 2 27. 4 36. 2% MgCl211. 6 17. 6% H2O36 40%
7.根据权利要求I所述的组合物，其特征在于各功能添加剂的重量比如下 CO(NH2)25-10% MgSO43-8%MgCO30.5-1.2% 气相法SiO21-5%
全文摘要
本发明公布了一种以硝酸镁、氯化镁、水和尿素、硫酸镁、碳酸镁、气相法二氧化硅构成的储能材料组合物，其结晶温度为57～60℃，溶解热大于200kJ/kg，可广泛应用于太阳能、地热储存以及各种窑炉余热回收等领域。
文档编号C09K5/06GK102786913SQ20121031611
公开日2012年11月21日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者程绍海 申请人:北京精新相能科技有限公司