[发明专利]相变材料及其制备方法、控温箱和控温系统

说明书

本申请涉及相变材料领域，公开一种相变材料及其制备方法、控温箱和控温系统。该相变材料，按重量百分比计包括以下原料：六水硝酸镁93％～96％，羧甲基纤维素1.5％～2.5％，二水硫酸钙2％～4％，气相二氧化硅0.5％～1.5％。该相变材料具有高焓值、低成本和高导热性的特点，可提高对燃料电池的控温效果。

技术领域

本申请涉及相变材料领域，特别涉及一种相变材料及其制备方法、控温箱和控温系统。

背景技术

当前，传统化石能源日趋枯竭，且由于化石能源的大规模消耗造成了严重的环境污染，从而急需一种环境友好的新能源。氢能是一种洁净新能源，质子交换膜燃料电池以氢气为燃料，能够将氢气中的化学能直接转换为电能，在发电过程中只排出水，是一种利用氢能的零排放发电装置。

目前，广泛应用于质子交换膜燃料电池中的关键材料之一是基于全氟磺酸膜的质子交换膜。该膜材料需在水存在的条件下发挥质子传导的特性，其最佳的工作温度是70-90℃，从而对质子交换膜燃料电池需要进行热管理。电池运行过程中产生大量热，当系统温度过高时造成发电效率降低，减少使用寿命，因此需要控制整个系统的温度；而当温度低于过低，系统发电效率也会降低，甚至启动不了，因此需要补充额外的热量去加热系统，快速提高发电效率。相变材料，具有恒定的相变点，相变时能够吸收或放出大量的热量而温度不变，是作为燃料电池最佳的控温材料。

中国发明专利CN106654318 A采用相变胶囊为控温材料，巧妙设计系统，能够起到一定的控温作用，但相变胶囊焓值较低且制作麻烦；中国发明专利CN108251063 A以低熔点合金作为燃料电池的控温材料，虽然其导热性能好，但价格昂贵且容易造成金属腐蚀。由此，还需要对燃料电池用相变材料做进一步的改进。

发明内容

本申请公开了一种相变材料及其制备方法、控温箱和控温系统，该相变材料具有高焓值、低成本和高导热性的特点，可提高对燃料电池的控温效果。

为达到上述目的，本申请提供以下技术方案：

第一方面，本申请提供一种相变材料，按重量百分比计包括以下原料：

进一步地，按重量百分比计，所述六水硝酸镁的含量为93％～95％。

进一步地，按重量百分比计，所述羧甲基纤维素的含量为1.7％～2.2％。

进一步地，按重量百分比计，所述二水硫酸钙的含量为2.5％～3.5％。

进一步地，按重量百分比计，所述气相二氧化硅的含量为0.7％～1.3％。

进一步地，所述相变材料的焓值≥200J/g。

第二方面，本申请提供一种相变材料的制备方法，该制备方法包括：将六水硝酸镁加热至液态后，与所述羧甲基纤维素、所述二水硫酸钙和所述气相二氧化硅混合，密封结晶后得到所述相变材料。

进一步地，在80～95℃的水浴条件下，将六水硝酸镁加热至液态，并依次加入所述羧甲基纤维素和所述二水硫酸钙混合均匀，得到中间混合物；将所述中间混合物倒入气相二氧化硅中，并在80～95℃的水浴条件下混合均匀后密封，经冷却结晶后得到所述相变材料。

第三方面，本申请提供一种控温箱，包括箱体以及置于所述箱体内的第一控温管道和本申请的相变材料或利用上述制备方法得到的相变材料。

第四方面，本申请提供一种燃料电池用控温系统，包括燃料电池模组、调节泵和本申请的控温箱，所述控温箱围绕所述燃料电池模组设置，所述调节泵与所述控温箱内的第一控温管道连通。

采用本申请的技术方案，产生的有益效果如下：