[发明专利]一种跨季节定形相变储能材料及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种跨季节定形相变储能材料的制备方法。该方法采用多元醇类相变物质作为蓄热单元，纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯胺等聚合物及其交联网络作为支撑材料，制备得到可长期储热且放热可控的跨季节定形相变储能材料。本方法所制备的跨季节定形相变储能材料具有相变潜热高，储能稳定性好、热稳定性好、操作简单和成本低廉的优点，易于其在太阳能热能存储、废热回收利用等方面的应用。

技术领域

本发明属于相变储能材料及其制备技术领域，涉及了一种跨季节定形相变储能材料的设计及其制备技术。

背景技术

太阳辐射热能的间歇性和不稳定性等特点，使得热能供、需之间存在不匹配，造成太阳能利用低效率、高成本问题突出，因此开发可跨季节相变储能技术、提高能源利用效率对我国经济发展意义重大。相变储热材料在其发生相变过程中能够吸收或者释放大量的相变潜热，储热量远高于传统的显热储能材料；相变过程可逆性好、性能稳定，可循环使用；且高效跨季节相变储能材料能够储存数周或数月的热量，在提高能源利用率和解决能源时空供需不匹配的问题上优于显热储热和化学方法储热。

近年来，目前跨季节相变储能材料应用较多的是无机水合盐体系(中国专利CN103712255 B)，其储热密度高、价格低廉，但无机水合盐对金属具有较强的腐蚀性，且存在相分离和严重过冷现象。而多元醇类相变材料对金属设备无腐蚀且具有良好的成核特性、化学特性和热稳定性；此外，多元醇类相变材料之一的糖醇是天然产物，原料廉价易得；且具有无毒、非易燃、无腐蚀性等优点，是一种性能优异的跨季节相变储能材料，在废热传输、太阳能蓄热、汽车废热循环系统领域备受关注。因此本发明的重点在于通过物理共混制备多元醇基跨季节定形相变储能材料，该材料具有制备工艺简单、储热密度高、放热可控，无泄漏问题，并具有一定的柔韧性，适用于太阳能热能储存、废热传输等领域。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种跨季节定形相变储能材料的制备方法，所得材料可长时间稳定高效储热，且具有优越的化学稳定性、热稳定性和安全性；可用于太阳能热能储存或废热传输等。

本发明采用的技术方案为：

(1)将多元醇类相变物质加入水中充分搅拌，配制成质量百分比浓度为10～35％的均相糖醇水溶液；

(2)将纤维素等聚合物加入水中充分搅拌，配制成质量百分比浓度为1～10％的均相水溶液；

(3)用氮气吹扫排除步骤(2)体系内的空气，加入戊二醛交联剂等改性材料，在氮气氛围中充分反应，形成质量百分比浓度为1％～10％的均相交联聚合物水溶液或水凝胶；

(4)将步骤(1)中制备的糖醇水溶液加入步骤(3)中所得到的改性聚合物水溶液中，充分搅拌，获得均相糖醇聚合物水溶液共混体系；

(5)将步骤(4)制备的糖醇聚合物水溶液真空脱泡后，将其涂敷在聚四氟乙烯基板上或不同形状的模具中，在温度为60～80℃条件下经真空干燥或常压下80～120℃条件下进行烘干，制备得到跨季节定形相变储能材料。

优选地，所述的一种跨季节定形相变储能材料的制备方法，其特征在于：所述多元醇类相变物质为山梨糖醇、赤藓糖醇、甘露醇、肌醇、木糖醇、麦芽糖醇、新戊二醇及其共混物。

优选地，所述的一种跨季节定形相变储能材料的制备方法，其特征在于：所述聚合物材料之一的纤维素为羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维素及纤维素纳米纤维水凝胶。

优选地，所述的一种跨季节定形相变储能材料的制备方法，其特征在于：所述聚合物材料聚丙烯酸钠、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯胺等为不同分子量的各类聚合物。

所述的一种跨季节定形相变储能材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中加入改性材料反应时间为0.5～6小时，反应温度为室温。