[发明专利]一种复合相变储能材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合相变储能材料及其制备方法，包括主体材料、悬浮剂、成核剂、导热增强剂，其质量百分比含量为：主体材料86%‑95.5%，悬浮剂2.5%‑9%，成核剂1%‑2%，导热增强剂1%‑5%；本发明通过选取合适的材料及助剂配比，有效减少材料的相分离和过冷度问题，适用于各类换热器，尤其在体系中加入了导热增强剂，提高材料导热性能3‑4倍，实现了体系的导热性和兼具体系稳定性，具有原材料丰富，价格低廉，储能密度大大，腐蚀性小等优点。

技术领域

本发明涉及储能材料领域，更具体地说，涉及一种复合相变储能材料及其制备方法。

背景技术

近年来蓄热储能技术被广泛应用在可再生能源利用和节能降耗领域，储能技术已经成为能源安全和可持续发展的战略性课题。在众多储能的方法中，固液相变材料的潜热储能方式由于其高潜热高密度和相对恒定的相变温度等特点被广泛应用于空调节能、太阳能利用、电子设备热设计、建筑节能等领域。

市场上有很多加热和制冷系统，其中很多都依赖化石能源。随着不断增长的环境友好型系统的支持，不同可供选择的太阳能或水源系统被提出，例如光伏、光热、水力发电、潮汐能、生物质能。

而这些可再生能源由于能源的不连续性，需要储能设备的支持。储热设备，将这些不连续的电能转化为热能，通过内部相变材料的固液相变特性来实现。醋酸钠的相变温度适用于家用，但是由于其传热不稳定，在设定温度下，醋酸钠从固态熔融到醋酸钠的固液混合状态以及熔融状态转为固态的中会形成贯穿整个材料生命周期的固体，这些固体会不可逆地储存在PCM容器底部。

因此需要提供一种复合相变储能材料及其制备方法，同时减小过冷度和避免相分离，提高使用循环次数，延长使用寿命，这种材料在储能领域的发展中提供核心材料技术，具有非常重要的意义。

发明内容

为完成上述目的，及克服现有技术的不足，本发明提供一种复合相变储能材料及其制备方法，包括主体材料、悬浮剂、成核剂、导热增强剂，其中悬浮剂包括第一悬浮剂和第二悬浮剂。各成分质量百分比含量为：主体材料86%-95.5%，悬浮剂2.5%-9%，成核剂1%-2%，导热增强剂悬浮剂1%-5%。

优选地，所述的主体材料采用工业级97%以上的三水合醋酸钠，质量分数为90%wt。

优选地，所述的第一悬浮剂为德固萨A200亲水性气相二氧化硅，质量分数2%-8%。

优选地，所述的第二悬浮剂为羧甲基纤维素（CMC），质量分数0.5%-1%。

优选地，所述的成核剂为醋酸锌，质量分数为1%-2%。

优选地，所述的导热增强剂为泡沫铜粉，质量分数为1%-5%。

优选地，所述的泡沫铜粉，密度为1.4-1.5g/cm³。

同时本发明提供一种复合相变材料的制备方法，步骤为。

（1）将主体材料三水合醋酸钠、醋酸锌按比例混合，得到混合材料。

（2）将相变混合材料加热熔化直至溶液保持65℃的温度，然后以2000-3000rpm速率在反应容器中边搅拌，边按比例加入泡沫铜粉、羧甲基纤维素和亲水性气相二氧化硅的预混合物，约半小时加完，继续搅拌1小时，静置冷却，得到混合均匀的相变储能材料。

本发明同现有技术相比，具有如下优势。

（1）强化的导热性。通过添加90%wt三水合醋酸钠和质量分数1%-5%、密度为1.4-1.5g/cm³的泡沫铜粉，同时选择无机的亲水性气相二氧化硅作为第一悬浮剂，选择有机的羧甲基纤维素（CMC）材料作为第二悬浮剂，使得泡沫铜粉与主体材料的密度相近，达成均匀混合的状态，同时二种悬浮剂形成一种胶体性质的结构，使得泡沫铜粉保持悬浮状态，有效防止铜粉的沉降。