[发明专利]一种相变材料、其制备方法及用途

说明书

本申请属于相变储能材料制备技术领域，具体涉及一种相变材料、其制备方法及用途。该相变材料，其至少包括储能材料和结晶的多孔金属有机材料。本申请提供的制备该相变材料的方法包括如下步骤：将所述储能材料和多孔金属有机材料混合后先于80‑200℃温度条件下抽真空至0‑0.08MPa，然后超声处理20‑100min，即得目标相变材料。本申请制得的相变材料具有稳定性好、无过冷现象、储能密度大、导热性好，应用于光电转换装置中可提高光电转换效率20％。

技术领域

本发明属于相变储能材料制备技术领域，具体涉及一种相变材料、其制备方法及用途。

背景技术

能量储存的研究是能源安全和可持续发展的战略性课题，其中热量的储存和应用与国际民生息息相关。储能技术，特别是相变储能技术是合理有效利用现有能源、优化使用可再生能源和提高能源利用效率的重要技术，是近20年来世界节能领域一个非常活跃的研究方向。

相变储能即利用相变材料相变时吸热或放热来进行能量的存储和释放，其相对于显热储热，具有储能密度高、温度恒定等优点，在废热和余热的回收利用、太阳能利用、电力的“移峰填谷”、工业与民用建筑供暖和空调的节能以及航空航天、纺织工业等领域都有广泛的应用，对实现经济、社会的可持续发展等至关重要。相变储能材料作为相变储能的核心，可分为无机、有机及高分子类相变材料。无机材料主要包括盐及盐的水合物、碱、卤化物及金属和金属氧化物等。无机相变储能材料以无机盐水合物为例，不仅具有熔点固定，相变热ΔHf(约254kJ/kg)、导热系数(约0.5W/m·℃)以及体积储能密度(约350MJ/L)大等优点，且由于成本低、制备简单，因而有良好的应用前景。但无机盐水合物具有易过冷、相分离以及具有一定腐蚀性的缺点，使材料易析出，降低了材料循环使用寿命，严重制约了实际应用；且相较于有机物，导热系数较大，但在实际应用中仍有提升的必要。目前，解决相分离问题的办法是加入增稠剂，但是会导致混合物的导热系数降低，从而降低盐的结晶和传热速率。解决过冷问题采用加入成核剂来实现。如Diarce G等人在文献(《Influence of theconditions on the subcooling of Glauber's salt when used as PC41》[J]Materialsand Solar Cells.2012.102:189-195.experimental Solar Energy.)中用硼砂作为成核剂来减小过冷现象，为了防止硼砂由于密度大而沉淀还加入了增稠剂。虽然这样能将系统在循环时处于状态稳定，但要求系统的温度操控范围更广，而且材料储能密度也有一定的降低。有机相变材料具有稳定性好、相变温度适中、无腐蚀性或腐蚀性小等优点，但导热性较差。

多孔金属有机骨架材料(porous metal organic frameworks,简称MOFs)是一种新型的多孔材料，因其具有高孔性、比表面积大、合成方便、骨架规模大小可变以及可根据目标要求作化学修饰、结构丰富等优点，现已在气体吸附、催化、光电材料等领域受到人们的广泛关注。但目前并未见任何报道将这类材料用于相变材料的储能技术领域。

太阳能光伏技术作为太阳能利用的重要方式，一直备受人类关注。但近期研究表明，太阳能光伏组件在夏天或冬天的中午和下午，由于太阳能辐射产生的热量以及光电转换过程产生的余热会使太阳能光伏组件温度提高，进而会降低其光电转换效率。充分利用相变储能材料吸收热量、维持温度恒定的特点，将其与光伏技术联用，一方面可将能量以热能的形式储存起来，以供需要时使用，解决热能供给-需求失衡的问题，另一方面还可防止太阳能光伏组件温度过高，提高光电转换效率。但目前并未见有人将两项技术结合后用于实际生产。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明的目的之一是提供一种相变材料，使其在相变时能有效地吸收或释放热来进行能量的存储或释放，以实现提高光伏组件的光电转换效率的目的。

本发明的另一个目的是提供上述相变材料的制备方法。