专利名称：新型吸附储能制冷的复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明为一种新型吸附贮能制冷的复合材料及其制备方法，属于化工领域中功能材料制备技术。
沸石分子筛用于吸附贮能制冷始于1978年，美国麻省理工学院林肯实验室D.I.Tcherev博士，根据沸石独特的非线性等温吸附性质，成功地建立了家用热水系统以及食品冷冻设备。十几年来，各国学者和公司竞相研究。在实用化方面美、法等国虽有商品出现，但尚未大规模推广，其主要原因在于制冷材料的贮能密度较低、材料再生温度条件较高以及制冷效率较低等。
本发明的目的是为了寻找一种新型吸附贮能制冷的复合材料，通过在沸石分子筛中加入适量的硅胶，或在沸石分子筛中加入适量的硅胶和活性炭，再加入适量的粘合剂成型，制备出具有较高贮能密度的新型复合贮能材料。利用低温热源(如太阳能，废热，余热等)，新型复合贮能材料应用于沸石～液体(如水，醇类等)制冷系统中，从而提高贮能密度，复合贮能材料降低了脱附温度，达到了提高制冷效率的目的。
本发明的上述目的由如下技术方案实现，新型复合吸附制冷材料的制备方法包括如下步骤将原料如沸石、硅胶、活性碳和粘合剂制备成80-100目粉末；将一定量的原料粉末，如沸石、硅胶、活性碳和粘合剂，按一定的比例混合，再加少量的水进行湿法复合；沸石、硅胶、活性碳和粘合剂等原料，经湿法复合后，制备成型(可以是球状、条状、板状或盘状)，烘干，300℃焙烧2小时，成为新型吸附贮能制冷复合材料。其中沸石分子筛占20～80wt％，硅胶占0～30wt％，活性炭占0～30wt％，粘合剂占20wt％。
本发明具有如下效果①新型复合材料在模拟制冷系统中具有较大的吸附制冷量；一般情况下复合材料的吸附制冷量均大于沸石分子筛的吸附制冷量。
②在沸石分子筛中，由于加入了适量的硅胶，此种复合材料在模拟制冷系统中吸附饱合后，在常温下开始加热脱附到200℃，液体的脱附量比同样条件下单一沸石分子筛的脱附量显著增加。正是由于复合材料的脱附量较大(即吸附制冷量也较大)，从而提高了复合材料的贮能密度，即提高了制冷效率。
③在沸石分子筛中，由于加入了适量的硅胶，此种复合材料在模拟制冷系统中吸附饱合后，在常温下开始加热脱附到70℃，液体的脱附量比同样条件下单一沸石分子筛的脱附量显著增加。正是由于复合材料的脱附量较大(即吸附制冷量也较大)，而且脱附温度较低，适合沸石—太阳能制冷系统，具有很强的社会和经济意义。
④在沸石分子筛中，由于加入了适量的硅胶和活性炭，制备出的复合材料也具有上述①、②和③的效果。
从以上效果不难看出，制备出的新型复合吸附制冷材料，贮能密度高，再生较为容易，是一种较为理想的制冷材料，具有很强的应用前景，它将会产生很好的经济效益和社会效益。
下面对本发明加以详细说明用于吸附贮能制冷的复合材料，由沸石分子筛与无机添加剂(硅胶，活性碳，粘合剂等)组成。制备时，先将沸石分子筛，硅胶，活性碳和粘合剂(水玻璃，硅铝胶，高岭土，膨润土，含天然沸石的沉积岩等)制备成80～100目的颗粒，按一定的比例(其中沸石分子筛占20～80wt％，硅胶占0～30wt％，活性炭占0～30wt％，粘合剂占20wt％。)，将其混合均匀，再加少量的水进行湿法复合。原料经湿法复合后，制备成型(可以是球状、条状、板状或盘状)，烘干，300℃焙烧2小时，成为新型吸附贮能制冷复合材料。
利用模拟制冷系统，测定不同的吸脱附循环条件下，材料的制冷量，从而比较出材料的制冷性能。
该模拟制冷系统在真空状态下工作，制冷材料装在发生器内，假定该系统是在绝热条件下工作。X型分子筛500克，烘干，300℃焙烧2小时后装入发生器内，经过几个吸脱附循环，使该系统工作稳定。当材料在200℃脱附2小时，吸附制冷2小时后，测得每公斤X型分子筛基材的制冷量为129.87KJ。若材料在70℃脱附2小时后，吸附制冷2小时，测得每公斤X型分子筛基材的制冷量为87.61KJ。在以下实施例中，我们可以从复合材料制冷量与基材分子筛材料制冷量之比的增加百分数看出复合材料优良的制冷性能和良好的应用前景。
实施例一首先将X型分子筛100克，硅胶150克，活性碳150克，粘合剂100克，制备成80～100目的粉未。将原料的粉未混合，加入适量的水进行湿法复合后，制备成型(可以是球状、条状、板状或盘状)，烘干，300℃焙烧2小时，成为新型吸附贮能制冷复合材料。该材料在模拟制冷装置(真空系统)上进行试验，在200℃条件下脱附2小时，制冷2小时，复合材料制冷量与基材分子筛材料制冷量之比的增加百分数为37％。若材料在70℃脱附2小时后，吸附制冷2小时，复合材料制冷量与基材分子筛材料制冷量之比的增加百分数为87％。实施例二首先将x型分子筛150克，硅胶250克，粘合剂100克，制备成80～100目的粉未。将原料的粉未混合，加入适量的水进行湿法复合后，制备成型(可以是球状、条状、板状或盘状)，烘干，300℃焙烧2小时，成为新型吸附贮能制冷复合材料。该材料在模拟制冷装置(真空系统)上进行试验，在200℃条件下脱附2小时，制冷2小时，复合材料制冷量与基材分子筛材料制冷量之比的增加百分数为37％。若材料在70℃脱附2小时后，吸附制冷2小时，复合材料制冷量与基材分子筛材料制冷量之比的增加百分数为81％。实施例三首先将X型分子筛150克，硅胶150克，活性碳100克，粘合剂100克，制备成80～100目的粉未。将原料的粉未混合，加入适量的水进行湿法复合后，制备成型(可以是球状、条状、板状或盘状)，烘干，300℃焙烧2小时，成为新型吸附贮能制冷复合材料。该材料在模拟制冷装置(真空系统)上进行试验，在200℃条件下脱附2小时，制冷2小时，复合材料制冷量与基材分子筛材料制冷量之比的增加百分数为32％。若材料在70℃脱附2小时后，吸附制冷2小时，复合材料制冷量与基材分子筛材料制冷量之比的增加百分数为72％。实施例四首先将X型分子筛200克，硅胶100克，活性碳100克，粘合剂100克，制备成80～100目的粉未。将原料的粉未混合，加入适量的水进行湿法复合后，制备成型(可以是球状、条状、板状或盘状)，烘干，300℃焙烧2小时，成为新型吸附贮能制冷复合材料。该材料在模拟制冷装置(真空系统)上进行试验，在200℃条件下脱附2小时，制冷2小时，复合材料制冷量与基材分子筛材料制冷量之比的增加百分数为43％。若材料在70℃脱附2小时后，吸附制冷2小时，复合材料制冷量与基材分子筛材料制冷量之比的增加百分数为78％。实施例五首先将X型分子筛250克，硅胶150克，粘合剂100克，制备成80～100目的粉未。将原料的粉未混合，加入适量的水进行湿法复合后，制备成型(可以是球状、条状、板状或盘状)，烘干，300℃焙烧2小时，成为新型吸附贮能制冷复合材料。该材料在模拟制冷装置(真空系统)上进行试验，在200℃条件下脱附2小时，制冷2小时，复合材料制冷量与基材分子筛材料制冷量之比的增加百分数为47％。若材料在70℃脱附2小时后，吸附制冷2小时，复合材料制冷量与基材分子筛材料制冷量之比的增加百分数为76％。实施例六首先将X型分子筛300克，硅胶100克，粘合剂100克，制备成80～100目的粉未。将原料的粉未混合，加入适量的水进行湿法复合后，制备成型(可以是球状、条状、板状或盘状)，烘干，300℃焙烧2小时，成为新型吸附贮能制冷复合材料。该材料在模拟制冷装置(真空系统)上进行试验，在200℃条件下脱附2小时，制冷2小时，复合材料制冷量与基材分子筛材料制冷量之比的增加百分数为54％。若材料在70℃脱附2小时后，吸附制冷2小时，复合材料制冷量与基材分子筛材料制冷量之比的增加百分数为76％。实施例七首先将X型分子筛350克，硅胶50克，粘合剂100克，制备成80～100目的粉未。将原料的粉未混合，加入适量的水进行湿法复合后，制备成型(可以是球状、条状、板状或盘状)，烘干，300℃焙烧2小时，成为新型吸附贮能制冷复合材料。该材料在模拟制冷装置(真空系统)上进行试验，在200℃条件下脱附2小时，制冷2小时，复合材料制冷量与基材分子筛材料制冷量之比的增加百分数为37％。若材料在70℃脱附2小时后，吸附制冷2小时，复合材料制冷量与基材分子筛材料制冷量之比的增加百分数为54％。实施例八首先将X型分子筛365克，硅胶35克，粘合剂100克，制备成80～100目的粉未。将原料的粉未混合，加入适量的水进行湿法复合后，制备成型(可以是球状、条状、板状或盘状)，烘干，300℃焙烧2小时，成为新型吸附贮能制冷复合材料。该材料在模拟制冷装置(真空系统)上进行试验，在200℃条件下脱附2小时，制冷2小时，复合材料制冷量与基材分子筛材料制冷量之比的增加百分数为22％。若材料在70℃脱附2小时后，吸附制冷2小时，复合材料制冷量与基材分子筛材料制冷量之比的增加百分数为26％。实施例九首先将X型分子筛350克，硅胶25克，活性碳25克，粘合剂100克，制备成80～100目的粉未。将原料的粉未混合，加入适量的水进行湿法复合后，制备成型(可以是球状、条状、板状或盘状)，烘干，300℃焙烧2小时，成为新型吸附贮能制冷复合材料。该材料在模拟制冷装置(真空系统)上进行试验，在200℃条件下脱附2小时，制冷2小时，复合材料制冷量与基材分子筛材料制冷量之比的增加百分数为18％。若材料在70℃脱附2小时后，吸附制冷2小时，复合材料制冷量与基材分子筛材料制冷量之比的增加百分数为5％。实施例十首先将X型分子筛375克，硅胶25克，粘合剂100克，制备成80～100目的粉未。将原料的粉未混合，加入适量的水进行湿法复合后，制备成型(可以是球状、条状、板状或盘状)，烘干，300℃焙烧2小时，成为新型吸附贮能制冷复合材料。该材料在模拟制冷装置(真空系统)上进行试验，在200℃条件下脱附2小时，制冷2小时，复合材料制冷量与基材分子筛材料制冷量相同。若材料在70℃脱附2小时后，吸附制冷2小时，复合材料制冷量与基材分子筛材料制冷量之比的增加百分数为1％。
权利要求
1.一种新型吸附贮能制冷复合材料，其特征在于复合吸附贮能制冷材料由沸石、分子筛、硅胶、活性碳和粘合剂组成，沸石分子筛占20～80wt％，硅胶占0～30wt％，活性炭占0～30wt％，粘合剂占20wt％。
2.如权利要求1所述的新型贮能制冷复合材料，其特征在于沸石分子筛材料为X型。
3.如权利1所述的新型复合吸附制冷材料的制备方法包括如下步骤(1)将原料如沸石、硅胶、活性碳和粘合剂制备成80-100目粉末；(2)将原料粉末，沸石、硅胶、活性碳和粘合剂，按比例混合，再加少量的水进行湿法复合；(3)沸石、硅胶、活性碳和粘合剂原料，经湿法复合后，制备成型，即球状、条状、板状或盘状，烘干，300℃焙烧2小时。
全文摘要
新型吸附贮能制冷的复合材料及其制备方法。将沸石分子筛与一些无机添加剂(硅胶，活性炭，粘合剂)混合或复合。该类材料适用于沸石—液体(如水，醇类等)制冷系统，被系统在真空状态下，可用70-200℃的低温热源(如太阳能，废热，余热等)来实现吸附贮能制冷的目的。该类材料除保持沸石分子筛在较高温度下吸附容量仍较大等特点外，具有良好的脱附性能，克服了沸石分子筛脱附困难这一关键问题，该类材料制备简单，具有良好的应用前景。
文档编号F25B35/04GK1150238SQ9511793
公开日1997年5月21日 申请日期1995年11月2日 优先权日1995年11月2日
发明者吴锋, 王国庆, 陈实, 崔萍 申请人:北京理工大学, 国家高技术新型储能材料工程开发中心