[发明专利]无机有机双功能相变微胶囊储热材料及其制法

说明书

本发明公开了一种无机有机双功能相变微胶囊储热材料及其制法，是由胶囊内核熔盐储能介质封装于致密的改性聚乙二醇薄膜层内而形成的微胶囊小球；胶囊内核熔盐储能介质由如下重量百分含量的组分组成：10‑20wt％硝酸锂、10‑20wt％硝酸钠、10‑20wt％硝酸钾、5‑10wt％亚硝酸钠、5‑10wt％亚硝酸钾、5‑10wt％氯化钠、5‑10wt％氯化钾、7‑10wt％硫酸钠、8‑10wt％硫酸钾；改性聚乙二醇薄膜层为固固相变储能材料层，是经电子束辐照形成的聚苯乙烯/马来酸酐交联改性聚乙二醇。本发明的胶囊内核是混合熔盐固液相变材料、微胶囊外壳是改性聚乙二醇固固相变材料，其相变温度均为78℃，固态高分子外壳阻止了内核材料的流动性和腐蚀性，提高了相变材料的单位吸热储能密度，提高了太阳能热水器持续供应热水的能力。

技术领域

本发明涉及储热材料技术领域，具体涉及一种无机有机双功能相变微胶囊储热材料及其制法。

背景技术

容积式真空管太阳能热水器技术经过了几十年的发展，技术成熟，也得到了广泛应用，但存在一个明显不足，目前主流家用太阳能热水器是直接使用约80℃的热水储存太阳光的热能，能量储存密度较低，导致可利用热水量很有限，当太阳辐照产生的热水用完之后，不得不使用电热功能制热水。如果给传统的家庭太阳能热水器加装一个辅助相变储能单元来吸收更多的太阳辐照热量，对于传统的热水显热储能而言，相变物质巨大的相变潜热将会极大地提高其储能密度，太阳能热水器提供的可利用热水将会成倍的增加，具有广阔的前景。

目前已经公开的中国专利中公开了额外增加储能设备单元的技术方案，但是这些专利主要是采用导热油和石蜡等传统有机物作为储能物质，远不能满足实际的储能需求，一方面是储能温度太低，比如中国专利CN203719180U、CN203719179U、CN203719162U、CN203719163U中采用的石蜡的相变温度为56℃；另一方面是所采用的相变物质的比热容或者相变焓不够大，如中国专利CN201637143U采用常见的导热油作为储热材料，以显热模式储热，其储能密度远低于相变物质的相变储能密度，比热容约为2焦耳/(克·℃)，比水的比热容4.2焦耳/(克·℃)还要低；石蜡的相变焓约为170焦耳/克。鉴于目前太阳能热水器储存热水的温度一般为80℃左右，因此相变材料的相变温度与其接近一致是最合适的。相对于常温下水的比热容4.2焦耳/(克·℃)，无机熔盐的相变焓通常很高，例如：硝酸锂的相变焓为373焦耳/克。一般地，无机单盐的熔点(相变温度)为数百摄氏度，而其混合盐的熔点可以低至100℃以下，例如：中国专利ZL201510056451.1和ZL201510056440.3，它们的熔点范围分别为65-70℃和80-115℃。一般地，无机混合熔盐的相变储能工作方式是固液相变，液态下的混合无机盐容易渗漏，且具有一定的腐蚀性，因此需要采用无毒无害的惰性材料将其包裹起来。聚乙二醇是常见的一种高分子相变化合物，分子量为20000的聚乙二醇的熔点为69℃，相变焓为188焦耳/克，具有无毒无害、易加工成型等优点，且具备显著的相变储热能力，但是它属于固-液相变类型，在使用过程中具有易渗漏的缺点，需要对其分子结构进行化学修饰改变为固固相变材料，使得分子改性后聚乙二醇的熔点为78℃。

有鉴于此，确有必要开发相变材料，采用无机熔盐作为相变内核，将高分子相变材料作为外壳，使高分子材料将无机熔盐牢牢包覆起来形成微胶囊，以得到双功能复合相变胶囊材料，相变胶囊材料的相变温度与目前太阳能热水器储存热水的温度接近，得到相变温度为78℃的相变材料，形成充分结合熔盐相变材料与固固高分子相变材料两者优点的微胶囊相变材料，在太阳能热水器上具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提供一种无机有机双功能相变微胶囊储热材料及其制法，胶囊内核是混合熔盐固液相变材料，相变温度为78℃，同时微胶囊外壳是改性聚乙二醇固固相变材料，其相变温度为78℃，固态高分子外壳阻止了内核材料的流动性和腐蚀性，提高了相变材料的单位吸热储能密度，提高了其综合热性能，极大地提高了太阳能热水器持续供应高质量热水的能力。

本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：