[发明专利]一种中温有机相变储热材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种中温有机相变储热材料及其制备方法。该材料由糖醇、成核剂及导热剂组成。本发明的中温有机相变储热材料，采用糖醇类有机相变材料，相变温度较高，未出现分层，过冷度几乎不存在，相变潜热大，可达300J/g，在太阳能利用，工业余热方面具有广泛应用，因温度超过100℃，还可用于工业饱和蒸汽方面；发明中所用部分有机相变材料存在轻微过冷现象，材料中添加成核剂以降低过冷度且放热稳定；所用材料均无毒无害，具有环保优势，制备的相变材料焓值高，约250J/g；放热稳定，经过一个月加热放热循环，放热时长小于8％，过冷度小于10℃，循环性好；制备工艺简单，操作节省人力。

技术领域

本发明涉及相变储热材料技术领域，具体涉及一种中温有机相变储热材料及其制备方法。

背景技术

在太阳能开发和工业废热收集等能源领域，热能存储技术是关键之一。储热技术可以有效地缓解热能供求在时间、地点及强度上不匹配的矛盾，提高热能效率，与显热技术相比，相变储热技术具有储热密度高、储热放热过程近乎等温等优点。根据储热材料的性质进行分类，可以将相变储热材料分为两种类型：一种类型是无机相变材料，另一种类型是有机相变材料。无机相变材料主要根据其古台下的不同种晶型之间的转变来进行储放热，主要有结晶水合盐类、金属以及其合金材料，大部分相变材料在0～80℃范围之间，也有金属化合物，相变温度在200℃以上，处于100～200℃的无机相变材料缺几乎没有。无机材料大多存在过冷现象，即材料熔化后冷却到凝固点温度时，并不发生结晶凝固现象，而是继续降温到凝固点以下一定温度时，才开始凝固结晶。这种现象会直接导致材料不能及时发生相变行为，造成结晶滞后现象，并且会降低材料的成核率。有机相变材料主要包括石蜡、脂肪酸类及高分子类材料，相变温度一般在0～200℃。但有机相变材料在高温下不稳定。优点是一般情况下不会发生相分离和过冷现象，且材料腐蚀性低，储热性能稳定。缺点是导热系数低，密度小，单位体积的储热能力较小。

糖醇类物质的固液相变温度在83～190℃之间，且具有高的相变潜热，在太阳能吸收式制冷系统和工业余热废热回收利用系统的热能存储方面具有很好的适用性。糖醇类是一款环境友好型材料，无毒，已作为甜味剂在食品添加剂领域中应用。糖醇具有较高的固液相变焓值，因此被考虑用作中低温区的相变储热材料。

现有技术中，专利号为201810037767.X的发明专利，公开了一种有机化合物作为相变材料的用途，可储存太阳能、工业余热或利用电网谷期电能制热而获得的热能，用于建筑室内供热或驱动吸收式制冷机制冷。可提高能源利用效率。公开的有机相变材料熔化温度未134～139℃，放热时凝固温度未111～134℃，相变储热密度为130～136J/g。专利号为201510228825.3的发明专利公开一种高导热定形相变储热材料及其制备方法，主要以水溶性糖醇为储热材料，聚苯胺为支撑材料。制备过程为先将碳纳米材料超声分散到乙醇中，加入糖醇和表面活性剂通过加热溶解再冷却析出的方法形成稳定悬浮液，然后加入本案和酸混合均匀，再加入氧化剂使用苯胺聚合成聚苯胺，分离净化得到定形相变材料。糖醇为木糖醇、山梨糖醇、赤藓糖醇、麦芽糖醇、甘露糖醇和甜醇中的一种，纳米碳材料为纳米膨胀石墨片、石墨烯和碳纳米管的一种，表面活性剂为聚乙二醇4000、聚乙二醇6000、聚乙二醇8000、聚乙二醇10000和聚乙二醇20000中的一种，有机溶剂为无水乙醇或丙酮的一种，酸液为浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸和浓磷酸的一种。该专利使用的化学品有较多的原材料具有危险性，如浓酸、丙酮、苯胺(聚苯胺)，容易引发事故，安全性较低。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明通过以糖醇类有机材料为基体，添加少量成核剂及导热材料，可以解决大部分相变材料存在的过冷现象以及分层问题及提高其使用安全特性，目的在于提供一种中温有机相变储热材料及其制备方法。

本发明一种中温有机相变储热材料的技术方案：

一种中温有机相变储热材料，该有机相变储热材料由重量份的如下原料组成：糖醇60～97份，成核剂2～10份及导热剂0.5～3份。