[发明专利]一种高潜热复合低温相变蓄冷剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高潜热复合低温相变蓄冷剂及其制备方法。该相变蓄冷剂由氯化钠、聚丙烯酰胺、锂皂石、水等溶剂组成，制备时首先将氯化钠与水混合搅拌均匀，再缓慢加入锂皂石并充分搅拌使其分散均匀，最后快速且均匀的加入聚丙烯酰胺并搅拌均匀。该相变蓄冷剂的潜热高达230J/g，相变温度为0℃至‑25℃，并且通过调控氯化钠的含量可灵活、简便的调节其性能，以便适应不同的应用场景和用途。本发明同时解决了当前无机相变蓄冷剂常见的易泄露、相分离、使用寿命短等问题，制得的相变蓄冷剂产品在冷链运输、供电移峰转谷等方面有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及相变材料技术领域，具体涉及一种高潜热复合低温相变蓄冷剂及其制备方法、应用。

背景技术

随着经济的快速发展，我国对冷链运输的需求不断增长，对运输过程中产品的新鲜度要求越来越高。据统计，我国农产品、肉类和水产品在运输过程中的损失率分别高达30％、15％、12％，造成了严重的经济损失，影响了我国冷链运输的发展。

我国电力供需在时间上具有很大的差异，在高峰期和低谷期用电量的不平衡造成了严重的电力浪费，限制了我国经济发展和能源供应。电力“移峰转谷”是指在用电低谷期将能量储存，在用电高峰期再将储存的能量释放出来，这样就可以有效解决电力浪费和电力供需不平衡的问题。蓄冷技术作为“移峰转谷”的有效手段，受到了科研人员的广泛关注，该技术的使用范围也日渐增加。因此，研发高效的蓄冷技术对降低冷链运输中的经济损失以及解决供电不平衡问题具有重大的意义。

蓄冷技术是指在夜晚用电低谷期进行电动制冷，利用储能材料的显热或者潜热特性，将电力转化为冷量储存在蓄冷剂中，在白天用电高峰期再将冷量释放出来的技术。其不仅可以用于电力的“移峰转谷”，而且在制冷、化工、医药、食品等领域也起到了重要作用。

目前已知的蓄冷技术包括水蓄冷、冰蓄冷以及相变蓄冷。水蓄冷的本质是利用水的显热将冷量储存起来，在需要冷量时将低温水中的冷量释放出来。由于水的比热容较小，因此通常需要使用大量的水储存冷量，这就导致水蓄冷有很多局限性，例如蓄冷效果差、蓄冷密度低、蓄冷效率低、占地面积大、冷量损耗大等缺点。冰蓄冷主要通过冰的相变潜热储存冷量，再利用冰块的融化释放冷量。常压下冰在0℃时的相变潜热高达333.7J/g，远远高于水的显热，因此单位体积的冰远比单位体积的水储存的冷量多很多。冰蓄冷虽然具有较高的潜热，但是也存在易泄漏的问题，而且冰的相变温度为0℃，无法满足对温度有较高要求的冷链运输和冷库储存。相变蓄冷是指以相变材料作为蓄冷剂，通过其相变潜热进行冷量储存，在使用时再将冷量释放出来。相同体积情况下，相变蓄冷的储能密度是显热蓄冷的5-14倍，其具有温度变化小、蓄冷效率高、体积变化较小、质量轻便、种类繁多和蓄冷温度范围广泛等优点，在蓄冷领域占有非常重要的位置。相较于水蓄冷和冰蓄冷技术，相变蓄冷还具有蓄冷温度低、冷量储存密度大、种类多等优势，因此发展基于相变材料的蓄冷技术在解决冷链运输损耗以及供电不平衡等问题上有非常重大的意义。

相变蓄冷剂主要是通过相变材料进行蓄冷。相变材料是指在温度恒定的情况下，物相发生改变过程中存在热量吸收和释放现象的物质。在物相发生改变的过程中，相变材料将会释放或者吸收大量的热量，这个热量被称为相变潜热，发生相变时的温度称作相变温度。在热量储存过程中，主要涉及到能量从材料的一种物相状态转移到材料的另外一种物相状态。例如保持氯化钠温度恒定不变，氯化钠吸收热量由固态变为液态，这个过程中氯化钠温度没有发生变化只发生了物相变化，因此氯化钠可被称为相变材料，由固态变为液态所吸收的热量被称作相变潜热。

相变蓄冷剂按照化学组成可分为无机相变蓄冷剂、有机相变蓄冷剂和复合相变蓄冷剂三类。其中有机相变蓄冷剂具有高潜热、过冷度小和相分离、种类丰富等优点，如公开文献1(周孙希,章学来,刘升.十四烷-正辛酸有机复合相变材料的制备和性能[J].储能科学与技术,2018,7(04):692-697)、公开文献2(方贵银,邢琳,杨帆等.相变蓄冷材料制备及热性能研究[J].低温与超导,2006(01):68-70.)等。有机相变蓄冷剂虽然有很多优点，但是也存在一些问题，例如固有的导热系数低、阻燃性差、热稳定性差等问题，这些缺点大大限制了其应用。