[发明专利]热能储存混合物及使用所述混合物储热和放热的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种热能储存混合物及使用所述混合物储热及放热的装置。

特别是本发明涉及具有高容量的上述类型混合物，即能够有效地储存热能并释放热能的组合物，同样有效地，有利地涉及能够自动调节放热温度，也即所述混合物的工作温度的装置。

背景技术

现有技术中已知的储存热能的材料包括化合物或组合物被归类为相变材料(PCM)，其利用相变以储存和释放热能；以及具有高比热的材料，其利用温度的上升和下降以分别储存和释放热能。

上述第一种材料也称为潜热储热材料，它能够在保持恒定温度的情况下储存与相变相关的焓变化相当的能量。

上述第二种材料也称为显热储热材料，最常见的为水、导热油、熔融盐，相变材料相对于上述第二种材料具有更大的可储存的能量密度MJ/m³，甚至大一个数量级。

显热储热材料的主要缺点是低效率的热能储存，这涉及需要使用大量的显热储热材料，并因此使用容量很大的容器用于热交换，不仅不适用于某些应用而且具有高成本。

实例有清洁用的热水锅炉和带油浴的温度调节系统，其中通过常规或可再生原料产生的热量被用于设备内部装备热交换器的回路(其中要加热的流体是流通的)。

用于储存热能的相变材料可由有机或无机混合物组成，根据特定情况的需要能在不同温度下工作。用作PCM系统用材料的具有不同分子量的石蜡或聚乙烯的混合物已经在市场上存在了几年。

文献US 6,627,106描述了无机盐的三元混合物，用于储存因相变产生的潜热形式的热能。

所述的三元混合物，基于硝酸盐，特别基于六水合硝酸镁、硝酸锂和硝酸钠或硝酸钾，根据组分的百分比能在60℃-70℃的温度下工作。

虽然是有利的，但这种类型的混合物也不是没有缺点，包括由于水的存在及混合物本身的高酸度，对许多在此领域中通常使用的建筑材料有着不可忽略的腐蚀作用。

而且，这种类型的混合物，随着时间的推移表现出分离成不同的组合物的区域的倾向，在性能上随之变化并且储热能力下降。

文献US 2008319126描述了用于储存潜热的有机材料，能在80℃-160℃下工作，包含聚烯烃，特别是乙烯或丙烯的均聚物，或乙烯和丙烯的共聚物，具有声明的70-280J/g的熔化热。

这种材料，虽然是有利的，但也不是没有缺点，包括通常小于1的低密度值，和因此造成的可储存能量的低密度，及在固态下低的热导率，这不允许其在大型设备中使用，除非它们具有特别复杂的结构，因为需要在固态的PCM中限制热交换的距离至最小。

为了避免低导热率的缺点，现有技术提供了包含用于储存相变热的材料的微胶囊。

例如，文献DE 19654035描述了包含有机PCM的微胶囊，分散于传热流体介质中。

文献US 2010087115描述了一种微胶囊，其具有含有相变材料的核和包裹核的壁，所述的相变材料具有高沸点，所述壁含有阻燃剂。

文献US 2008157415描述了制备微胶囊的组合物和方法，所述微胶囊包含经过界面冷凝聚合作用的相变材料。

文献EP 0722997描述了现有技术提供的改进的方案，特别是用于储热的组合物，实质上含有赤藻糖醇和赤藻糖醇稳定剂。

赤藻糖醇是具有119℃熔化温度和相当于501MJ/m³的非常高的熔化热的糖，其具有用于储存热能的优异特性。

尽管上述的优异特性，但是由于非常高的成本，使用赤藓糖醇为原料用于存储热能不是很常见，这使得专门使用赤藓糖醇或高比例的使用赤藓糖醇的任何设备没有成本效益。

US 5 785 885公开了一种蓄热材料组合物，其含有至少一种选自赤藓糖醇、甘露糖醇和半乳糖醇的糖醇，和0.01至30重量％的盐，其在25℃下，100克的饱和水溶液中具有20克或更小的无水形式的溶解度，并且在90-190℃蓄热材料组合物的温度范围内其以颗粒状分散并保持在糖醇中而不被分解或溶解。