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，所述储能材料包括以下组分：储能基体材料94‑97份、功能添加剂0.2‑1.0份、成核剂2.0‑3.5份、表面活性剂0.8‑1.5份。本发明专利技术所得材料性能稳定、价格低廉、原料丰富、制备方便、相变潜热大、无毒、热导率高，使其可以广泛的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，因此，首先要研究和开发相变潜热大，性能稳定和性价比高的相变材料。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、脂肪酸等)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、单位体积蓄热密度大等优点。但也存在不足之处：过冷、相分离以及热传导效率比较低。这些缺陷直接关系到相变材料的使用效率及使用寿命，因此较好地解决这些问题成为相变材料应用研究方面的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无机相变储能材料，该材料性能稳定、价格低廉、原料丰富、制备方便、相变潜热大、无毒、热导率高，使其可以广泛的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，所述储能材料包括以下组分：储能基体材料94-97份、功能添加剂0.2-1.0份、成核剂2.0-3.5份、表面活性剂0.8-1.5份。优选地，所述储能基体材料选自六水氯化钙、六水氯化钙和六水氯化镁的共晶盐、六水氯化钙和四水硝酸钙的共晶盐中的一种。优选地，所述功能添加剂为氧化膨胀石墨。所述氧化膨胀石墨可以为普通氧化法制备的氧化膨胀石墨或者改性Hummer法制备的氧化膨胀石墨。优选地，所述成核剂为六水氯化锶、碳酸锶和硼砂中的至少一种。优选地，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基磺酸钠。本专利技术还提供了一种无机相变储能材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：1)按比例称取储能基体材料和成核剂，在密封条件下40～50℃加热搅拌，至完全熔解；2)熔解完毕后加入表面活性剂，超声分散形成稳定乳状液；3)在稳定乳状液中加入功能添加剂，搅拌得无机相变储能材料。优选地，所述储能基体材料选自六水氯化钙、六水氯化钙和六水氯化镁的共晶盐、六水氯化钙和四水硝酸钙的共晶盐中的一种。优选地，所述功能添加剂为氧化膨胀石墨。优选地，所述成核剂为六水氯化锶、碳酸锶和硼砂中的至少一种。优选地，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基磺酸钠。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，在成核剂的基础上可进一步减小或消除其过冷度，同时，还可以提升相变材料的热导率，加快相变材料的热传导。此外，在表面活性剂的相互作用下，可以阻止相变材料的相分离现象，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)本专利技术具有20-29℃的相变温度，过冷度小于2℃，并且具有较高的潜热值，具有优良的热传导性能，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)按比例称取储能基体材料(CaCl2·6H2O)95份，成核剂(SrCl2·6H2O)3.0份，在密封条件下(40～50℃)加热搅拌，直至完全熔解；2)熔解完毕后向其中加入1.0份表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠，SDBS)，超声分散30min，形成稳定乳状液；3)在稳定乳状液中加入1.0份功能添加剂(改性Hummer法所制氧化膨胀石墨，EGO)，搅拌30min得无机相变储能材料；4)将所得相变储能材料灌入容器中进行封装测试。测试结果：过冷度为0.6℃；热导率为1.832W/m·K；相变潜热值为174.51J/g。实施例21)按比例称取储能基体材料(六水氯化钙和六水氯化镁的共晶盐)94份，成核剂(碳酸锶)3.5份，在密封条件下(40～50℃)加热搅拌，直至完全熔解；2)熔解完毕后向其中加入1.5份表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵)，超声分散30min，形成稳定乳状液；3)在稳定乳状液中加入1.0份功能添加剂(改性Hummer法所制氧化膨胀石墨，EGO)，搅拌30min得无机相变储能材料；4)将所得相变储能材料灌入容器中进行封装测试。测试结果：过冷度为1.0℃；热导率为2.017W/m·K；相变潜热值为109.76J/g。实施例31)按比例称取储能基体材料(六水氯化钙和四水硝酸钙的共晶盐)97份，成核剂(硼砂)2.0份，在密封条件下(40～50℃)加热搅拌，直至完全熔解；2)熔解完毕后向其中加入0.8份表面活性剂(十二烷基磺酸钠)，超声分散30min，形成稳定乳状液；3)在稳定乳状液中加入0.2份功能添加剂(普通氧化法所制氧化膨胀石墨，EGO)，搅拌30min得无机相变储能材料；4)将所得相变储能材料灌入容器中进行封装测试。测试结果：过冷度为1.3℃；热导率为0.743W/m·K；相变潜热值为117.42J/g。对比例11)按质量比例称取储能基体材料(CaCl2·6H2O)96份，成核剂(SrCl2·6H2O)3份，在密封条件下(40～50℃)加热搅拌，直至完全熔解；2)熔解完毕后向其中加入1份表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠，SDBS)，超声分散30min，形成稳定乳状液；3)在稳定乳状液中加入1.2份功能添加剂(氧化膨胀石墨，EGO)，搅拌30min得无机相变储能材料；4)将所得相变储能材料灌入容器中进行封装测试。结果显示，在相应组分不变的情况下，提高功能添加剂(氧化膨胀石墨，EGO)的含量，通过步冷曲线测试可知相变材料的过冷度为3.4℃，过冷度增大，不利于材料的实际应用。表明在该相变储能材料体系中功能添加剂(氧化膨胀石墨，EGO)的含量应控制在0.2～1.0份以内。对比例21)按质量比例称取储能基体材料(CaCl2·6H2O)96份，成核剂(SrCl2·6H2O)3份，在密封条件下(40～50℃)加热搅拌，直至完全熔解；2)将上述(1)中所得相变储能材料灌入容器中进行封装测试。在储能基体材料和成核剂比例不变的情况下，没有加入功能添加剂(氧化膨胀石墨，EGO)时，通过步冷曲线测试可知相变材料的过冷度为2.8℃，热导率测试为0.314W/m·K，相变潜热值为158.97J/g。说明功能添加剂(氧化膨胀石墨，EGO)的加入，在一定程度上可以进一步减小相变材料的过冷度，同时还可以提高相变材料的热导率，提高相变材料的储热性能。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本专利技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。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，所述储能材料包括以下组分：储能基体材料94‑97份、功能添加剂0.2‑1.0份、成核剂2.0‑3.5份、表面活性剂0.8‑1.5份。

【技术特征摘要】
1.一种无机相变储能材料，其特征在于，所述储能材料包括以下组分：储能基体材料94-97份、功能添加剂0.2-1.0份、成核剂2.0-3.5份、表面活性剂0.8-1.5份。2.根据权利要求1所述的一种无机相变储能材料，其特征在于，所述储能基体材料选自六水氯化钙、六水氯化钙和六水氯化镁的共晶盐、六水氯化钙和四水硝酸钙的共晶盐中的一种。3.根据权利要求1所述的一种无机相变储能材料，其特征在于，所述功能添加剂为氧化膨胀石墨。4.根据权利要求1所述的一种无机相变储能材料，其特征在于，所述成核剂为六水氯化锶、碳酸锶和硼砂中的至少一种。5.根据权利要求1所述的一种无机相变储能材料，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基磺酸钠。6.权利要求1所述的一种无机相变储能材料的制备方法，所述方法包括以下步...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翔，周园，董欧阳，任秀峰，曾金波，年洪恩，申月，海春喜，孙艳霞，张丽娟，
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