[发明专利]一种空气能热泵热水器用复合相变储能材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种能够实际应用于空气能热泵热水器相变储能材料和制备方法，属于材料技术领域。本发明所提及的复合相变储能材料的主要组分为：聚乙二醇2000的质量百分比为71～83％、甘油的质量百分比为16～28％、抗氧剂KY‑500的质量百分比为0.7％、硬脂酸钙的质量百分比为0.3％。该复合相变储能材料具有相变温度为46～48℃，相变潜热154～157kJ/Kg，热循环4000次后相变潜热损失小于10％，适用于空气能热泵热水器的储能单元。

技术领域

本发明属于材料技术领域，尤其涉及一种相变储能材料，特别是一种空气能热泵热水器用复合相变储能材料。

背景技术

空气能热泵热水器通过逆卡诺循环原理，能够以极少的电能把空气低温位热能转化成高温热能，再传至水中，加热成热水。目前的空气能热泵热水器均采用水作为储能材料，由于水的热容较低，使得储能水箱存在体积大、储能效率不高和放热慢等缺点，极大地影响了空气能热泵热水器在民用市场的推广，也增加了社会能耗负担。而使用相变储能材料，则可以有效提高能源利用率，节约能耗。根据空气能热泵的工作原理可知，如果用相变材料来进行储能，则材料相变温度应在46～48℃，这样可以使得空气能热泵的热转化效率最大化，同时相变材料应具有较大相变潜热和很高的热稳定性(设一天热循环一次，寿命十年，则热循环稳定性至少应大于约4000次，潜热衰减应低于10％)，以使其具有实用价值。

中国发明专利CN103992772A公开了一种相变储能材料及其制备方法，该相变储能材料由棕榈酸和硬脂酸经熔融混合而成，复合相变储能材料相变温度为52～55℃，相变潜热为160～170J/g，热循环次数720次后，相变潜热衰减2.5～3.5％。存在的问题是该相变储能材料相变温度过高，同时热循环次数不足，无法满足空气能热泵热水器需要。

中国发明专利ZL2011103999771公开了一种聚乙二醇(PEG)类相变材料，该相变材料具有相变焓较高、热滞后效应低和分子量可调节的特点，不同分子量的聚乙二醇按一定比例复配熔融混合混合后，可以对热性能参数进行调节，因此可以制备出相变温度符合46～48℃的相变储能材料。存在的问题是由于聚乙二醇(PEG)类相变材料为聚合物混合物，在不经过任何抗老化处理的情况下，热循环500次时，相变潜热衰减即达到近10％，无法满足空气能热泵热水器的需要，通过向其中加入市售常用抗老化剂后，虽然可以明显提高其热稳定性，但是仍然无法达到热循环4000次，相变潜热衰减低于10％。

发明内容

为了克服上述问题，本发明的目的是提供一种空气能热泵热水器用复合相变储能材料及制备方法，该复合相变储能材料具有相变温度适宜(46～48℃)、相变潜热大和热稳定性高等特点，同时制备方法简单、可重复性强、成本低。

本发明的技术方案如下：一种空气能热泵热水器用复合相变储能材料，其主要由无水聚乙二醇2000、无水甘油、抗氧剂KY-500和硬脂酸钙熔融后混合而成。

优选的，其中无水聚乙二醇2000的质量百分比为71～83％、无水甘油的质量百分比为16～28％、抗氧剂KY-500的质量百分比为0.7％、硬脂酸钙的质量百分比为0.3％。

优选的，所述的空气能热泵热水器用复合相变储能材料的相变温度为46～48℃，相变潜热为154～157kJ/Kg，热循环4000次后相变潜热损失小于10％。

本发明还提供了一种空气能热泵热水器用复合相变储能材料的制备方法，包括以下具体步骤：

1)向聚乙二醇2000中加入过量无水氯化钙，充分搅拌均匀，250℃蒸馏得到无水聚乙二醇2000，氮气气氛中保存备用；

2)甘油在180℃下蒸馏除水，得到无水甘油，氮气气氛中保存备用；