[发明专利]相变蓄热材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种相变蓄热材料及其制造方法，具体涉及一种无机相变蓄热材料及其制造方法。

背景技术

蓄热技术是提高热能利用率，解决用热和供热不同步时的重要技术，能满足多种能源需要的领域的重要环节，蓄热技术应用广泛，不仅可以用于余热回收、空调蓄热、电力调峰，而且可以用于不连续能源(风能、太阳能等)转向持续能源方面。运用该技术可降低能耗，节约运行费用，实现能量的高效合理利用。

相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力。以固-液相变为例，在加热到熔化温度时，就产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，相变材料吸收并储存大量的潜热；当相变材料冷却时，储存的热量在一定的温度范围内要散发到环境中去，进行从液态到固态的逆相变。在这两种相变过程中，所储存或释放的能量称为相变潜热。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。

现有的蓄热相变材料可分为有机相变材料和无机相变材料。相变材料的分类相变材料主要包括无机相变材料、有机相变材料和复合相变三类。其中，有机类相变主要包括石蜡、醋酸和其他有机物；有机相变材料性质稳定，几乎没有过冷和相分离问题，但其缺点也十分明显，即相变潜热低，物质密度较小，由此造成有机相变蓄热材料单位体积蓄热量小；无机类相变材料主要有结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类等，无机相变蓄热材料具有较高的单位体积热量和良好的导热性，但是现有的无机相变材料具有以下缺缺点：容易产生过冷和相分离。如果能通过添加添加剂来解决过冷和相分离的问题，则无机相变蓄热材料具有十分明显的优势，蓄热相关产业也因此能得到发展。

要使蓄热相变材料具体应用在产品上，应具备以下条件：(1)单位体积要小，而且蓄能量要多；(2)导热系数要高，为了提高蓄热溶量，蓄热物质比重要大；(3)如果蓄热过程压力大的话，制造费用就相应会高，因此相变蓄热过程中压力要低；(4)为了提高热交换速度，导热系数要大；(5)相变过程中，要避免过冷过热现象出现；(6)如大范围面积使用相变蓄能的话，液体和固体之间出现相变化过程，因此阻碍热交换；(7)相变蓄能材料如果膨胀系数大，则需要坚固的外壳，因此会造成制造费用提高，因此材料膨胀系数要减少；(8)不能使用易燃物和有毒性的原料；(9)高温时如果化学反应速度快，会出现对物体腐蚀现象，因此本相变材料的化学性能要稳定以及相变过程中变化的温度和使用时的温度要一致。

在目前开发的相变材料中满足上述全部要求的材料很少，本发明旨在提供一种能满足上述全部要求的无机相变蓄热材料。

发明内容

本发明的目的是为解决现有相变材料所存在的不足，提供一种性能稳定、价格低廉、来源广泛、制作方便、相变热大、无毒、不易燃的无机相变蓄热材料。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种相变蓄热材料，该材料由氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、氧化锌和水组成；其中氧化硅的质量百分比为40％-45％，氧化铝的质量百分比为9％-11％，氧化铁的质量百分比为0.06-0.3％，氧化钙的质量百分比为0.2-0.5％，氧化镁的质量百分比为0.05％-0.4％，氧化钾的质量百分比为3％-4％，氧化钠的质量百分比为3％-5％，氧化锌的质量百分比为6％-11％，水的质量百分比为22.8％-38.69％。

一种制造相变蓄热材料的方法，其特征在于：将氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、氧化锌研磨后加水均匀混合，所述相变蓄热材料中，氧化硅的质量百分比为40％-45％，氧化铝的质量百分比为9％-11％，氧化铁的质量百分比为0.06-0.3％，氧化钙的质量百分比为0.2-0.5％，氧化镁的质量百分比为0.05％-0.4％，氧化钾的质量百分比为3％-4％，氧化钠的质量百分比为3％-5％，氧化锌的质量百分比为6％-11％，水的质量百分比为22.8％-38.69％。

采用上述相变蓄热材料的相变蓄能锅炉、相变热水器、冷藏车、冷冻库。

经测试，上述相变材料的相变温度为：98.38℃-120.18℃；相变热为：1063J/g-1481J/g。

本发明的无机相变蓄热材料主要用于谷电蓄热(锅炉、热水器、热风机)、蓄冷(冷库、冷藏车、空调)，特别是利用相变材料应用于冰柜加热、热水泵系统(回收废热)、吸收太阳能热量、特殊服装行业、物理医疗器械，建筑保温等等领域。

本发明所述的相变蓄热材料具有以下优点：