[发明专利]一种无机相变储能材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于相变储能技术领域，具体地，本发明涉及一种无机相变储能材料及其制备方法。

背景技术

在相变储能技术领域，相变材料是基础，相变材料的种类很多，从相变的方式来看，可分为固-固、固-液、液-气和固-气相变材料四大类，由于固-气和液-气相变材料在相变过程中伴随大量气体的存在，使材料体积变化很大，因此，尽管它们相变潜热较大，但在实际中很少应用。在实际应用中，一般按材料化学组成成分的不同，把相变材料分为有机物类(石蜡、酯酸等)和无机物类(无机水合盐、熔融盐、金属等)。无机水合盐是中、低温相变材料中重要的一类，提供了熔点从几摄氏度到一百多摄氏度的近70种可供选择的相变材料。

无机水合盐具有使用范围广、价格便宜、导热系数大(与有机物类PCM相比)、单位体积蓄热密度大、一般呈中性等优点。但也存在两方面的不足：过冷和相分离。这两大缺陷直接关系到相变材料的使用寿命，因此较好地解决这两个问题成为相变材料应用研究方面的关键。

三水醋酸钠(CH₃COONa·3H₂O)因熔点适宜、潜热值较高等优点常作为相变蓄能材料广泛应用于不同领域。然而，纯三水醋酸钠在凝固过程中存在的过冷和相分离问题，且相变温度较难调控，严重影响三水醋酸钠的相变储能材料的大范围使用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种无机相变储能材料，该储能材料性能稳定、价格低廉、原料丰富、制备方便、相变潜热大、无毒、温度可调，可以广泛应用于太阳能低温蓄热系统、家庭日用保温、家用热水储能系统等多个领域。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种无机相变储能材料，所述储能材料主要包括以下组分：

重量比为50:2～50:10的醋酸钠溶液和功能添加液，以及醋酸钠溶液和功能添加液总重量1～3％的成核剂和4％的增稠剂；

其中，醋酸钠溶液由醋酸钠或其水合物和水按摩尔比1:3溶解制成；

功能添加液由功能添加剂和水按质量比1:1配制成；

所述功能添加剂为氯化钾。

优选地，所述成核剂为Na₂SiO₃·9H₂O、Na₂HPO₄·12H₂O和Na₂B₄O₇·10H₂O中的任意一种。

优选地，所述增稠剂为羟乙基纤维素。

本发明的另一个目的在于，提供一种基于上述技术方案的无机相变储能材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

1)将醋酸钠或其水合物和水按摩尔比1:3溶解制成醋酸钠溶液，密封放置在65-80℃保温环境备用；

2)将功能添加剂和水按质量比1:1配制成功能添加液，密封放置在65-80℃保温环境备用；

3)将醋酸钠溶液和功能添加液按比例混合形成混合溶液，并不断搅拌，使其充分混合均匀；

4)在搅拌状态下加入成核剂和增稠剂使其成流体状，即得无机相变储能材料。

优选地，所述成核剂为Na₂SiO₃·9H₂O、Na₂HPO₄·12H₂O和Na₂B₄O₇·10H₂O中的任意一种。

优选地，所述增稠剂为羟乙基纤维素。

本发明无机相变储能的储能介质主要为三水醋酸钠体系，功能添加剂为氯化钾，通过添加成核剂、增稠剂可以解决无机水合盐相变储能材料的共性问题：过冷度及相分离。通过功能添加剂调整其相变温度的同时，也在一定程度上抑制其过冷现象的发生，在通过成核剂和增稠剂的添加，完全可以消除过冷和相分离现象，重复性好，性能稳定。

与现有技术比较，本发明优点在于：

1)本发明在制备过程中加入功能添加剂来调控体系的相变温度点(50-55℃)的同时，也在一定程度上减小其过冷度，然后在通过成核剂和增稠剂可以完全消除体系的过冷度和相分离，重复性较好，性能稳定，可长期使用，具有广泛的应用前景。

2)本发明功能添加剂种类较少，所含比例较小，避免了添加剂过多互相影响的问题，保证体系的稳定性。