一种复合共晶盐相变蓄冷材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种复合共晶盐相变蓄冷材料及其制备方法：相变蓄冷材料包括如下组分：十水硫酸钠79

【技术实现步骤摘要】
一种复合共晶盐相变蓄冷材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及复合无机共晶盐相变蓄冷材料制备与研发应用
，具体来说，涉及一种复合共晶盐相变蓄冷材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]在化石能源日益短缺和用户负荷迅猛增长的背景下，中国对新能源技术的需求越来越大，以风电、光伏水电为主的新能源将成为新增电能供应的主体，但由于新能源发电有着强随机性、波动性和间歇性。因此，要保障不同时间尺度电力供需平衡和新能源高水平消纳，近年来提出利用蓄冷空调技术在夜间对风能太阳能进行消纳，在日间用电峰段释冷，降低空调的制冷功率，缓解电网的负荷压力，能够解决蓄冷空调能耗大和电网负荷时空不匹配的问题。因此实现高密度蓄冷是目前蓄冷空调技术需要解决的关键问题。
[0003]水合无机共晶盐由于具有较高的相变潜热，不具备可燃性，成本低等优势，在低温蓄冷领域备受关注，是常用的相变材料。然而其也存在其固有的缺陷，即在相变过程中容易失去结晶水造成其结晶成核能力差，存在过冷度、相分离现象等，从而降低了材料的储、放冷性能和循环使用寿命。在目前学者研制的材料实际应用过程中，随着循环次数的增多过冷度不可避免会出现波动，且材料成分复杂研制成本高。因此，研发适用于空调工况温度下、过冷度小且不会出现分层问题的相变蓄冷材料以及如何降低材料过冷度，维持材料性能稳定就显得十分关键和重要。

技术实现思路

[0004]为了克服和弥补目前无机共晶盐相变蓄冷材料在过冷度和相分层问题上的不足，本专利技术的目旨在提供一种复合共晶盐相变蓄冷材料及其制备方法，解决材料在使用过程中出现的相分离问题，并且维持较稳定的蓄释冷性能。
[0005]本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0006]一种复合共晶盐相变蓄冷材料，其特征在于，包括如下质量分数的组分：十水硫酸钠(Na2SO4·
10H2O)79
‑
81wt％、成核剂3
‑
5wt％、相变点调节剂10
‑
16wt％以及增稠剂2
‑
4wt％。
[0007]进一步的，一种复合共晶盐相变蓄冷材料：所述的成核剂为硼砂。
[0008]进一步的，一种复合共晶盐相变蓄冷材料：所述的相变点调节剂为氯化铵固体或者氯化钾固体。
[0009]进一步的，一种复合共晶盐相变蓄冷材料：所述的增稠剂为聚丙烯酸钠。
[0010]进一步的，一种复合共晶盐相变蓄冷材料：所述相变蓄冷材料的相变凝固温度温度为6.1
‑
9.5℃，相变融化温度为10.3
‑
13.2℃，相变潜热为114.8kJ/kg，过冷度在1℃以下，应用于供冷范围是5
‑
18℃。
[0011]一种复合共晶盐相变蓄冷材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
[0012](1)按比例取十水硫酸钠晶体，加热融化并保温，然后按质量分数将所述成核剂与
所述相变点调节剂加入融化的十水硫酸钠中混合均匀，得到混合物料；
[0013](2)向所述混合物料中加入所述增稠剂并搅拌，至材料呈稳定凝胶状，然后保温静置，再冷却，即得到凝胶状相变蓄冷材料。
[0014]进一步的，一种复合共晶盐相变蓄冷材料的制备方法：步骤(1)按比例取十水硫酸钠晶体于40
‑
60℃水浴条件下加热融化。
[0015]进一步的，一种复合共晶盐相变蓄冷材料的制备方法：步骤(2)向所述混合物料中加入所述增稠剂并搅拌均匀，直至材料呈均匀稳定凝胶状，然后在32
‑
45℃下保温静置，再冷却至室温，即得到凝胶状相变蓄冷材料。
[0016]为了达到预期的技术效果，本专利技术提供了一种复合共晶盐相变蓄冷材料及其制备方法；所述的复合共晶盐相变蓄冷材料包括如下质量分数的组分：79
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81wt％十水硫酸钠(Na2SO4·
10H2O)、3
‑
5wt％成核剂(硼砂Na2B4O7.10H2O)、10
‑
16wt％相变点调节剂(氯化铵/氯化钾NH4Cl/KCl)和2
‑
4wt％增稠剂(聚丙烯酸钠(C3H3NaO2)n)。在本专利技术的复合共晶盐相变蓄冷材料中主要以十水硫酸钠共晶盐为相变储能材料，硼砂作为成核剂降低材料整体过冷度，氯化铵/氯化钾为材料相变点调节剂，聚丙烯酸钠作为增稠剂有效避免材料出现相分层。该材料的相变凝固温度温度为6.1
‑
9.5℃，相变融化温度为10.3
‑
13.2℃，相变潜热约为114.8kJ/kg，过冷度在1℃以下。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018](1)与现有共晶盐相变蓄冷材料相比，本专利技术的复合共晶盐相变蓄冷材料安全无毒，成分简单，制备工艺简单，且原材料成本低，过冷度小，材料的相变潜热较高且性能稳定，结合制备过程中将材料保温后再冷却至室温的方法可以降低材料的过冷度，无须外力搅拌。另外，本专利技术制备的复合共晶盐相变蓄冷材料随着多次冻融循环不会出现分层现象，使用寿命长，特别适合建筑空调系统、数据中心及机房蓄冷系统连续供冷要求等应用场合。
[0019](2)本专利技术的复合共晶盐相变蓄冷材料主要以十水硫酸钠共晶盐为相变储能材料，硼砂作为成核剂降低材料整体过冷度，氯化铵/氯化钾为材料相变点控制剂，聚丙烯酸钠作为增稠剂有效避免材料出现相分层。本专利技术的相变蓄冷材料蓄冷凝固时相变温度为6.1
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9.5℃，释冷融化时的相变温度为10.3
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13.2℃，过冷度在1℃以下，相变潜热约为114.8kJ/kg,材料的过冷度较小，随着循环次数增加温度波动小，热循环稳定性较好，不会出现相分层现象，配制简单且成本低。本专利技术的相变蓄冷材料使用寿命较长，且无需外力机械搅拌，减小系统额外配备加热设备的能耗，节约运维成本，适用于建筑蓄冷空调、数据中心蓄冷等领域。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0021]图1为实施例1的相变蓄冷过程步冷曲线；
[0022]图2为实施例2的相变蓄冷过程步冷曲线；
[0023]图3为实施例2循环1次、10次和20次后的相变材料的蓄冷步冷曲线。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]实施例1
[0026]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合共晶盐相变蓄冷材料，其特征在于，包括如下质量分数的组分：十水硫酸钠79
‑
81wt％、成核剂3
‑
5wt％、相变点调节剂10
‑
16wt％以及增稠剂2
‑
4wt％。2.根据权利要求1所述的一种复合共晶盐相变蓄冷材料，其特征在于，所述的成核剂为硼砂。3.根据权利要求1所述的一种复合共晶盐相变蓄冷材料，其特征在于，所述的相变点调节剂为氯化铵固体或者氯化钾固体。4.根据权利要求1所述的一种复合共晶盐相变蓄冷材料，其特征在于，所述的增稠剂为聚丙烯酸钠。5.根据权利要求1所述的一种复合共晶盐相变蓄冷材料，其特征在于，所述相变蓄冷材料的相变凝固温度温度为6.1
‑
9.5℃，相变融化温度为10.3
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13.2℃，相变潜热为114.8kJ/kg，过冷度在1℃以下，应用于供冷范围是5

【专利技术属性】
技术研发人员：殷勇高，王静远，杨晋，李晓，霍俊青，
申请(专利权)人：邢台卓华新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：