[发明专利]一种低温相变蓄热材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于低温相变的蓄热材料及其制备方法，属于蓄热材料技术领域。

背景技术

应用蓄热技术不仅可以调节能量供需矛盾，实现电力供应的“移峰填谷”，平衡能量系统，还可以充分利用工业余热、废热，提高能量利用率，降低生产成本。目前，蓄热技术主要有显热蓄热、相变蓄热和可逆化学反应蓄热三种方式；与其余两种蓄热方式相比，相变蓄热具有蓄热密度大、蓄热体积小、放热温度稳定等优点，因此相变蓄热受到了人们的广泛重视，相变蓄热技术已普遍应用于太阳能利用、工业废热利用、节能、环保、空调、供热等领域。

无机水合盐作为常用的低温相变蓄热材料，具有蓄热密度大、导热性能好（与有机相变蓄热材料相比）、无毒性、无腐蚀性，且大多是化工副产品、价廉易得等优点，但也存在易产生过冷和相分离等问题，经过一定次数的循环使用后，其蓄热能力明显减小，大大缩短了其使用寿命，直接影响了无机水合盐作为相变蓄热材料的广泛应用。目前，人们克服无机水合盐过冷的方法，大都是通过添加与水合盐具有相同晶型、相似的原子排列、晶格参数相差在15%以内的成核剂，以提高其成核能力，促使其在相变点附近及时结晶放热的方法来减弱或消除过冷度。研究结果表明，一方面，对于成核剂的选择是非常困难的，也无一定的法则可循，从某种程度上说，与其说是科学，还不如说是运气；另一方面，由于各种成核剂的密度均比融化的饱和溶液密度大，有向容器底部沉降的趋势，这必然加重了相变材料的相分离程度，因此，人们研究使用的成核剂往往减轻了相变蓄热材料的过冷度，却加重了其相分离，仍然无法有效保证无机水合盐作为相变蓄热材料的长期稳定应用。

中国专利200610116505.X公开了一种《低温相变蓄热材料及其制备方法》，该低温相变蓄热材料由主料硫酸铝铵，添加剂氟化钙、碳和去离子水组成，其制备工艺为先将硫酸铝铵加热熔融，待完全熔化后加入常温下混合均匀的添加剂氟化钙和碳粉，并搅拌均匀，然后加入添加剂去离子水继续均匀搅拌，在搅拌过程中再将混合物重新加热升温，使其充分混合均匀成流体状，最后灌入容器中进行封袋。该低温相变蓄热材料添加剂较多、制备过程复杂，且过冷度高达4℃。

发明内容

本发明针对无机水合盐作为低温相变蓄热材料时所存在的不足，提出一种性能稳定、过冷度小的低温相变蓄热材料，同时提供一种该蓄热材料的制备方法，该方法简单方便。

本发明的低温相变蓄热材料，由十二水硫酸铝铵（                                                ）、硝酸铵（）和聚丙烯酰胺（）组成，三种组分的重量百分比分别为70%-72%、27.3%-29.2%和0.7%-0.8%。

上述低温相变蓄热材料以十二水硫酸铝铵为主料，以硝酸铵和聚丙烯酰胺为添加剂，硝酸铵主要起促进十二水硫酸铝铵脱水、提高蓄热能力、消除其过冷度的作用；聚丙烯酰胺是一种良好的增稠剂，对抑制十二水硫酸铝铵在相变过程中的相分离现象具有良好的效果，该材料的组分及其重量配比是经过反复实验得到的。

上述低温相变蓄热材料的制备方法，是：

按重量百分比分别为70%-72%、27.3%-29.2%和0.7%-0.8%的比例取十二水硫酸铝铵、硝酸铵和聚丙烯酰胺，将三种组分均研磨至50目，混合均匀，将混合物在65℃-72℃水浴中加热，使各组分完全熔化，成为胶状液体，将胶状液体搅拌均匀后注入到容器中，注入的体积量为容器容积的90%，容器中留存10%的空隙，待胶状液体冷却至室温后密封容器。使用时，容器与蓄热材料一起直接使用，不需要打开容器。

本发明的低温相变蓄热材料添加剂种类较少，经反复实验证明该材料的稳定性高，相变潜热大（约为240kJ/kg），结晶温度适中（52～50℃），过冷度不超过1℃，该相变蓄热材料熔化时呈胶状液体，避免了相分离现象，制备过程简单、易封装，生产便利。

具体实施方式

实施例1

按重量百分比分别为70%、29.2%和0.8%的比例称取十二水硫酸铝铵、硝酸铵和聚丙烯酰胺，将三种组分均研磨至50目，并混合均匀，然后在65-72℃水浴中加热，使各组分完全熔化，成为胶状液体，将胶状液体搅拌均匀后注入到不锈钢制圆筒状容器中，注入体积量为容器容积的90%，容器中留存10%的空隙，待胶状液体冷却至室温后密封容器。

经试验本实施例制备的低温相变蓄热材料潜热为238kJ/kg，结晶温度为51.5℃，过冷度为0.2℃。

实施例2