[发明专利]一种光伏电池用复合相变蓄热材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种相变蓄热材料及其制备方法，尤其涉及的是一种光伏电池用复合相变蓄热材料及其制备方法。

背景技术

在光伏电池的应用中，照射到光伏电池表面的太阳能有80％以上并未转化为电能，而是转化为热能，导致光伏电池温度升高。特别是太阳辐照较强时，会导致光伏电池效率急剧下降，一般光伏电池的转换效率只有8％～12％。如果在光伏电池组件的背面构造出微流道，通过微流道中的流体带走热量，可以降低光伏电池温度，提高光伏电池转换效率。如果对流体带走的热量加以利用，这种光伏电池系统在产生电能的同时还可以向外界提供热能。

通常在光伏电池的背面铝板、微通道管外和铝底板构成的空间内填充相变蓄热材料用于储存热能，并使光伏电池的温度稳定在25℃左右。当太阳能充足时，光伏电池提供的电能由逆变器中的蓄电池储存，光热转换的热能由光伏电池中的相变蓄热材料储存。蓄热材料的相变温度选定在24～26℃，这样既可以保证光伏电池板的温度始终稳定在25℃(光伏电池测试时的标准工况)，使光伏电池的转换效率达到最佳值，又可使光热转换时系统的工作温度稳定，系统的性能得到改善。

相变蓄热材料是一种熔化时吸热、凝结时放热的材料，目前常用的相变蓄热材料包括无机物和有机物两大类。绝大多数无机物相变蓄热材料具有腐蚀性，而且在相变过程中具有过冷和相分离的缺点，影响了其蓄热能力；而有机物相变蓄热材料不仅腐蚀性小、在相变过程中几乎没有相分离的缺点，并且且化学性能稳定，但有机相变蓄热材料导热系数低，致使其蓄热效率低，从而降低了光伏电池系统的性能。

发明内容

发明目的：本发明提供了一种光伏电池用复合相变蓄热材料及其制备方法，将有机相变蓄热材料和泡沫铝复合，提高复合材料的导热系数。

技术方案：本发明的复合相变蓄热材料包括十六烷、十八烷和泡沫铝；其中：十六烷和十八烷的共熔混合物与泡沫铝的质量比是5～10∶1，十六烷和十八烷的共熔混合物中十六烷和十八烷的质量比是3～7∶7～3。

本发明制得的复合相变蓄热材料的相变温度为24～28℃，相变潜热为185～206kJ/kg，可以保证光伏电池板的温度在25℃，同时复合相变蓄热材料能够储蓄热能。

所述泡沫铝选用通孔泡沫铝，泡沫铝的通孔可以达到更好的导热效果。

一种光伏电池用复合相变蓄热材料的制备方法，该方法包括以下步骤，

(1)将十六烷和十八烷混合后加热至完全熔化，然后搅拌，形成共熔混合物；

(2)将上述共熔混合物和泡沫铝混合后搅拌，形成所述的复合相变蓄热材料。

本发明的十六烷的分子式是CH₃(CH₂)₁₄CH3，分子量是226.44，无色液体，熔点18.2℃，沸点286.79℃，本发明使用任意结构的十六烷均可实现。

本发明的十八烷的分子式是CH₃(CH₂)₁₆CH₃，分子量是254.50，无色液体，熔点28.2℃，沸点316.1℃，本发明使用任意结构的十八烷均可实现。

本发明的工作原理是：本发明利用十六烷和十八烷作为有机相变蓄热材料，利用泡沫铝的良好导热性能，使得泡沫铝在十六烷和十八烷中起到导热和支撑的作用，强化了蓄、放热过程的传热，解决了有机蓄热材料导热系数低的问题。

有益效果：本发明相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明可有效地吸收和储存光伏电池释放的热能，然后通过换热系统释放出来，使得热能在供给和需求上更为匹配；

(2)本发明能够使得光伏电池板的温度稳定在25℃左右，使光伏转换效率提高15％以上，太阳能总利用效率达到70％以上；

(3)本发明通过有机相变蓄热材料与泡沫铝的复合，提高蓄热材料的导热性能和热稳定性；

(4)本发明的复合相变蓄热材料无毒、无腐蚀性，相变过程中无过冷和相分离现象，相变体积变化小，性能稳定，可长期使用。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。