[发明专利]一种可应用于空调蓄冷的聚合物相变材料

说明书

本发明公开了一种可应用于空调蓄冷的聚合物相变材料。本发明的有益效果为：本发明拟结合四丁基溴化铵与聚合物的优势，设计合成系列适用于空调蓄冷相变温度在2‑10℃的高分子季铵盐类相变蓄冷材料。相比传统的小分子材料，聚合物材料的稳定性更好，聚合物材料具有成本低、易加工、易制备、易修饰、稳定性好等优势，且聚合物可通过分子的调控实现理想的相变温度。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，尤其涉及一种可应用于空调蓄冷的聚合 物相变材料。

背景技术

相变储能是当前储能技术领域研究最为广泛的一种，以相变材料为载体， 具有相变过程内部温度均匀性好，储能密度大，可重复使用等优点，常用于 电厂移峰填谷、工业余热利用、废热储存、太阳能储存、风能海洋能利用、 航空航天、家用电器开发等领域。最典型的就是在电力负荷很低的夜间用电 谷期，利用相变介质的显热和潜热特性，通过电动制冷机制冷，将冷量储存 起来。在用电高峰期的白天，电力负荷较高，此时把储存的冷量释放出来， 来满足生活条件和生产需求。

随着现代工业的发展和人类水平的提高，中央空调的需求量越来越大， 空调能耗快速增加，我国的能源供应也十分紧张。空调的用电特点为耗电大， 日周期性非常明显，且使用的多为高峰电。在中国部分大城市的高峰用电量 中，空调用电就占了30％以上，急剧增加了电力系统峰谷差，降低了电网负 荷率，极大影响了发电的成本和电网的安全运行。为此，要充分考虑节约电 能并合理利用电能，即把一部分要在用电高峰时期运转的设备移到用电低谷 时期运转，起到“移峰填谷”的效应。蓄冷技术能够在用电低谷的时候将冷 量储存起来，等到用电高峰时将冷量释放出来，有着平衡负荷，优化用能结 构，有效节约一次能源，降低环境污染等优点。

蓄冷空调技术作为一种成功的电力负荷的调峰手段已被世界所重视，制 冷介质为冰水。在应用时，它们存在以下一些问题：

(1)水蓄冷是利用水的显热蓄冷，蓄冷装置体积巨大，冷损耗大，保温麻 烦；

(2)冰蓄冷以冰为蓄冷材料，由于冰的冰点低(0℃)为了储存冷量，空调机 组必须在较低的工作范围(0℃-8℃)运行，使得冰蓄冷空调系统中制冷机的 蒸发温度、制冷性能系数和制冷量较常规空调而言大为降低。同时，在空调 工况和蓄冷工况时配置双工况制冷主机，大大增加了系统的复杂性。所以， 阻碍了它在既有建筑空调节能改造中的推广应用；

(3)采用共晶盐蓄冷时，其相变潜热较低，相变凝固时存在过冷现象，且 材料容易老化变质、蓄冷性能发生衰减等。

研究人员也开展各种相变材料的研究，其中无机相变材料，相变焓大， 热导率高，储能密度大，易获得，成本低，但存在具有腐蚀性，循环稳定性 较差；相变过程过冷、温度高且易发生相分离现象，极大降低相变材料的储 热能力，导致相变材料热稳定性下降，内部温度不均匀的缺点。有机相变材 料具有很强的吸热或放热能力，被研究人员广泛应用于相变储能领域。其主 要优点有：固体成型好、无毒、腐蚀性小，相变温度范围比较广泛，不易发生过冷及相分离现象，化学稳定性好，导热系数小，密度较小，单位体积的 储能能力较小。相变过程中体积变化大，并且有机物一般熔点较低，不适于 高温场合中应用。且易挥发、易燃烧甚至爆炸或被空气中的氧气缓慢氧化而 老化等。

研究人员发现四丁基溴化铵水溶液在适当的浓度范围内可在常规空调冷 冻水温区内发生固-液相变，形成半笼水合物，是一种潜在的空调蓄冷理想材 料。

聚合物材料具有成本低、易加工、易制备、易修饰、稳定性好等优势,已 被广泛应用在各行各业。聚合物可通过分子的调控实现理想的相变温度。本 发明专利申请拟结合四丁基溴化铵与聚合物的优势，设计合成系列适用于空 调蓄冷相变温度在2-10℃的高分子季铵盐类相变蓄冷材料。

发明内容

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种可应用于空调蓄冷的聚合 物相变材料。