[发明专利]一种同时抑制水合盐相变材料过冷和增强传热性能的方法

说明书

本发明属于传热、热交换或储热的材料领域，具体涉及一种同时抑制水合盐相变材料过冷和增强传热性能的方法，包括以下步骤：1)将加入到水合盐相变材料中，搅拌均匀；2)将膨胀蛭石颗粒添加到上述Al₂O₃和水合盐混合物中，使Al₂O₃和水合盐混合物进入膨胀蛭石孔道结构中；3)将步骤2)中的含Al₂O₃和水合盐混合物的蛭石颗粒用滤网取出，获得同时过冷抑制和强化传热的复合相变材料。本发明制备方法简单，不需考虑成核剂与水合盐相变材料晶体结构相似程度，避免了成核剂筛选，且能高效率和低成本化抑制过冷行为的同时进行强化传热。

技术领域

本发明属于传热、热交换或储热的材料领域，具体涉及一种同时抑制水合盐相变材料过冷和增强传热性能的方法。

背景技术

水合盐具有合适相变温度和高相变潜热，是极具潜力的相变储能介质，且资源廉价易得，是获取相变储能材料原料的理想来源。过冷度大和传热效率低等问题制约其进一步开发应用。过冷是当液态水合盐冷却到凝固点以下一定的温度才开始结晶，过冷度太大会导致不能在应用温度范围内结晶放热。水合盐相变材料传热效率决定了其储能和释能速率，通常水合盐导热率较低，需要进行强化传热。

解决过冷问题的方法有成核剂法、冷手指法、超声波法、搅拌法和微胶囊法等。成核剂使表面能降低，对形核起到促进作用，这也是目前降低水合盐相变材料过冷度的主要措施之一，但有效成核剂的筛选需考虑与水合盐晶格参数差异(相差在15％以内)，通常需要大量实验进行验证。水合盐相变材料强化传热的方法有添加高导热材料、插入金属翅片和嵌入泡沫金属等方式。目前研究在添加高导热物质强化传热的同时，并未能够对水合盐相变材料过冷行为产生抑制作用。如何同时抑制水合盐相变材料过冷和增强传热性能，仍然是一个新的挑战。

发明内容

本发明针对水合盐相变材料的过冷和强化传热研究工作提出一种同时抑制水合盐相变材料过冷和增强传热性能的方法。本发明具有方法简单、成本低廉、强化传热效果好、过冷抑制效果明显，且不需成核剂筛选的优势。

本发明的具体技术方案如下：

本发明提供一种同时抑制水合盐相变材料过冷行为和增强传热性能的方法，包括以下步骤：

1)将Al₂O₃加入到水合盐相变材料中，搅拌均匀；

2)将膨胀蛭石颗粒添加到上述Al₂O₃和水合盐混合物中，使Al₂O₃和水合盐混合物进入膨胀蛭石孔道结构中；

3)将步骤2)中的含Al₂O₃和水合盐混合物的蛭石颗粒用滤网取出，获得同时过冷抑制和强化传热的复合相变材料。

作为优选地，步骤1)中所述Al₂O₃的粒径为200nm，Al₂O₃的加入量为0.11～0.45g。

作为优选地，步骤1)中所述水合盐相变材料包括Na₂HPO₄·12H₂O，水合盐相变材料的加入量为5.12～5.66g。

作为优选地，步骤1)中所述搅拌温度为70℃，搅拌时间为1h。

作为优选地，步骤2)将膨胀蛭石颗粒添加到上述Al₂O₃和水合盐混合物中，在70℃下保持2h。

作为优选地，步骤3)中所述含Al₂O₃和水合盐混合物的蛭石颗粒用滤网取出，并用滤纸将表面多余水合盐吸附干净，获得同时过冷抑制和强化传热的复合相变材料。