一种无机相变储能材料及其制备方法技术

本发明专利技术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50:2～50:10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4％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1:1配制成；所述功能添加剂为氯化钾。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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于相变储能
，具体地，本专利技术涉及一种无机相变储能材料及其制备方法。
技术介绍
在相变储能
，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。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。三水醋酸钠(CH3COONa·3H2O)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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，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。为达到上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种无机相变储能材料，所述储能材料主要包括以下组分：重量比为50:2～50:10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4％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1:1配制成；所述功能添加剂为氯化钾。优选地，所述成核剂为Na2SiO3·9H2O、Na2HPO4·12H2O和Na2B4O7·10H2O中的任意一种。优选地，所述增稠剂为羟乙基纤维素。本专利技术的另一个目的在于，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：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℃保温环境备用；2)将功能添加剂和水按质量比1:1配制成功能添加液，密封放置在65-80℃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。优选地，所述成核剂为Na2SiO3·9H2O、Na2HPO4·12H2O和Na2B4O7·10H2O中的任意一种。优选地，所述增稠剂为羟乙基纤维素。本专利技术无机相变储能的储能介质主要为三水醋酸钠体系，功能添加剂为氯化钾，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。与现有技术比较，本专利技术优点在于：1)本专利技术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℃)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。2)本专利技术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。3)本专利技术所得无机相变储能材料具有50-55℃的相变温度，过冷度小于3℃，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。4)本专利技术原料来源丰富，无毒、无腐蚀、制备方法简单易操作，易于封装。具体实施方式下面通过部分实施实例对本专利技术做进一步阐述，但不能限制本专利技术的内容。实施例11)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；取氯化钾和水按重量比1:1配制成氯化钾功能添加液；2)取步骤1中配制好的醋酸钠溶液50g，氯化钾功能添加液2g，并不断搅拌，使其充分混合均匀；3)向步骤2中试样分别加入0.52gNa2B4O7·10H2O，2.08g羟乙基纤维素(CMC)在70℃不断搅拌使其成流体状；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℃,过冷度2.3℃，潜热值236.9KJ/Kg。实施例21)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；取氯化钾和水按重量比1:1配制成氯化钾功能添加液；2)取步骤1中配制好的醋酸钠溶液50g，氯化钾功能添加液4g，并不断搅拌，使其充分混合均匀；3)向步骤2中试样分别加入1.08gNa2HPO4·12H2O，2.16g羟乙基纤维素(CMC)在70℃不断搅拌使其成流体状；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℃,过冷度1.8℃，潜热值241.4KJ/Kg。实施例31)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；取氯化钾和水按重量比1:1配制成氯化钾功能添加液；2)取步骤1中配制好的醋酸钠溶液50g，氯化钾功能添加液6g，并不断搅拌，使其充分混合均匀；3)向步骤2中试样分别加入1.12gNa2SiO3·9H2O，2.24g羟乙基纤维素(CMC)在70℃不断搅拌使其成流体状；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℃,过冷度1.2℃，潜热值239.2KJ/Kg。实施例41)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；取氯化钾和水按重量比1:1配制成氯化钾功能添加液；2)取步骤1中配制好的醋酸钠溶液50g，氯化钾功能添加液8g，并不断搅拌，使其充分混合均匀；3)向步骤2中试样分别加入1.16gNa2B4O7·10H2O，2.32g羟乙基纤维素(CMC)在70℃不断搅拌使其成流体状；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℃,过冷度0.8℃，潜热值238.3KJ/Kg。实施例51)取无水醋酸钠或本文档来自技高网...

【技术保护点】
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50:2～50:10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4％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1:1配制成；所述功能添加剂为氯化钾。

【技术特征摘要】
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50:2～50:10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4％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1:1配制成；
所述功能添加剂为氯化钾。
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
Na2SiO3·9H2O、Na2HPO4·12H2O和Na2B4O7·10H2O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...

【专利技术属性】
技术研发人员：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(专利权)人：中国科学院青海盐湖研究所，
类型：发明
国别省市：青海;63