專利名稱:一種低溫相變蓄熱材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本 發(fā)明涉及一種用于低溫相變的蓄熱材料及其制備方法,屬于蓄熱材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
應(yīng)用蓄熱技術(shù)不僅可以調(diào)節(jié)能量供需矛盾,實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)的“移峰填谷”,平衡能量系統(tǒng),還可以充分利用工業(yè)余熱、廢熱,提高能量利用率,降低生產(chǎn)成本。蓄熱可以解決熱能供需之間在時(shí)間和空間上的不匹配所帶來(lái)的能源浪費(fèi)問(wèn)題。目前,蓄熱技術(shù)主要有顯熱蓄熱、相變蓄熱和可逆化學(xué)反應(yīng)蓄熱三種方式;與其余兩種蓄熱方式相比,相變蓄熱具有蓄熱密度大、蓄熱體積小、放熱溫度穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),因此相變蓄熱受到了人們的廣泛重視,相變蓄熱技術(shù)已普遍應(yīng)用于太陽(yáng)能利用、工業(yè)廢熱利用、節(jié)能、環(huán)保、空調(diào)、供熱等領(lǐng)域。無(wú)機(jī)水合鹽作為常用的低溫相變蓄熱材料,具有蓄熱密度大、導(dǎo)熱性能好(與有機(jī)相變蓄熱材料相比)、無(wú)毒性、無(wú)腐蝕性,且大多是化工副產(chǎn)品、價(jià)廉易得等優(yōu)點(diǎn),但也存在易產(chǎn)生過(guò)冷和相分離等問(wèn)題,經(jīng)過(guò)一定次數(shù)的循環(huán)使用后,其蓄熱能力明顯減小,大大縮短了其使用壽命,直接影響了無(wú)機(jī)水合鹽作為相變蓄熱材料的廣泛應(yīng)用。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN1357593A公開(kāi)了《一種新型相變貯熱材料》,該低溫相變蓄熱材料由主料醋酸鈉、磷酸鈉、碳酸鈉和活性白土組成,醋酸鈉的重量百分比為85-90%、磷酸鈉的重量百分比為3-5%、碳酸鈉的重量百分比為3-5%,余量為活性白土,其制備工藝為先將上述材料按比例配制、磨細(xì)、拌勻,熔融后灌入容器中應(yīng)用。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN1944567A公布了《一種相變蓄熱材料及其制備方法》,該相變蓄熱材料由主料乙酸鈉,添加劑硼砂和聚丙烯酰胺組成,硼砂重量百分比為1_3%,聚丙烯酰胺重量百分比為0. 5-2%,其制備工藝為先將上述各組分研磨混合均勻,加熱熔融后灌入容器中進(jìn)行使用。上述蓄熱材料添加劑較多,成本高、制備過(guò)程復(fù)雜,且過(guò)冷度高于4°C。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)無(wú)機(jī)水合鹽作為低溫相變蓄熱材料時(shí)所存在的不足,提出一種性能穩(wěn)定、過(guò)冷度小的低溫相變蓄熱材料,同時(shí)提供一種該蓄熱材料的制備方法,該方法成本低廉,簡(jiǎn)單方便。本發(fā)明的低溫相變蓄熱材料,由三水合醋酸鈉(GEriCOOftto-Sff1O )、十水焦磷酸鈉(Na^pp7 IOH7O)、無(wú)水碳酸鈉(NaiCOs )和聚丙烯酰胺([CH1CH(CONN7)I )組成,四種組分的重量百分比為90%-92%、3%-5%、2%_3%和1%_2%。上述低溫相變蓄熱材料以三水合醋酸鈉為主料,以十水焦磷酸鈉、無(wú)水碳酸鈉和聚丙烯酰胺為添加劑,十水焦磷酸鈉、無(wú)水碳酸鈉主要起促進(jìn)三水合醋酸鈉脫水、提高蓄熱能力、消除其過(guò)冷度的作用;聚丙烯酰胺是一種良好的增稠劑,對(duì)抑制三水合醋酸鈉在相變過(guò)程中的相分離現(xiàn)象具有良好的效果,該材料的組分及其重量配比是經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的,與現(xiàn)有蓄熱材料相比具有以下突出特點(diǎn)
I.相變蓄熱材料中的添加劑添加比例低,配方簡(jiǎn)單,用料皆為工業(yè)純?cè)?,成本低廉、易得? 過(guò)冷度低,低于2°C。3.聚丙烯酰胺作為一種良好的增稠劑,防止相分離效果好,通過(guò)近500次的試驗(yàn)證明,幾乎無(wú)相分離現(xiàn)象。上述低溫相變蓄熱材料的制備方法,是
按重量百分比分別為90%-92%、3%-5%、2%-3%和1%_2%的比例取三水合醋酸鈉、十水焦磷酸鈉、無(wú)水碳酸鈉和聚丙烯酰胺,將四種組分均研磨至30目-50目,混合均勻,將混合物在74°C _79°C水浴中加熱,使各組分完全熔化,成為膠狀液體,將膠狀液體攪拌均勻后注入到容器中,注入的體積量為容器容積的88%-90%,容器中留存10%-12%的空隙,待膠狀液體冷卻至室溫后密封容器。使用時(shí),容器與蓄熱材料一起直接使用,不需要打開(kāi)容器。本發(fā)明的低溫相變蓄熱材料添加劑種類少,經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)證明該材料的穩(wěn)定性高,相變潛熱大(約為240kJ/kg),結(jié)晶溫度適中(57 49°C ),過(guò)冷度不超過(guò)2 °C,該相變蓄熱材料熔化時(shí)呈膠狀液體,避免了相分離現(xiàn)象,制備過(guò)程簡(jiǎn)單、易封裝,生產(chǎn)便利。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
按重量百分比分別為90%、5%、3%和2%的比例稱取三水合醋酸鈉、十水焦磷酸鈉、無(wú)水碳酸鈉和聚丙烯酰胺,將四種組分均研磨至50目,并混合均勻,然后在74-75°C水浴中加熱,使各組分完全熔化,成為膠狀液體,將膠狀液體攪拌均勻后注入到不銹鋼制圓筒狀容器中,注入體積量為容器容積的88%,容器中留存12%的空隙,待膠狀液體冷卻至室溫后密封容器。經(jīng)試驗(yàn)本實(shí)施例制備的低溫相變蓄熱材料潛熱為238kJ/kg,結(jié)晶溫度為55°C,過(guò)冷度為1.2°C。實(shí)施例2
按重量百分比分別為91%、5%、3%和1%的比例稱取三水合醋酸鈉、十水焦磷酸鈉、無(wú)水碳酸鈉和聚丙烯酰胺,將四種組分均研磨至40目,并混合均勻,然后在75-76°C水浴中加熱,使各組分完全熔化,成為膠狀液體,將膠狀液體攪拌均勻后注入到不銹鋼制圓筒狀容器中,注入體積量為容器容積的89%,容器中留存11%的空隙,待膠狀液體冷卻至室溫后密封容器。經(jīng)試驗(yàn)本實(shí)施例制備的低溫相變蓄熱材料潛熱為243kJ/kg,結(jié)晶溫度為57°C,過(guò)冷度不超過(guò)I. (TC。實(shí)施例3
按重量百分比分別為92%、4%、3%和1%的比例稱取三水合醋酸鈉、十水焦磷酸鈉、無(wú)水碳酸鈉和聚丙烯酰胺,將四種組分均研磨至30目,并混合均勻,然后在77-79°C水浴中加熱,使各組分完全熔化,成為膠狀液體,將膠狀液體攪拌均勻后注入到不銹鋼制圓筒狀容器中,注入體積量為容器容積的90%,容器中留存10%的空隙,待膠狀液體冷卻至室溫后密封容器。經(jīng)試驗(yàn)本實(shí)施例制備的低溫相變蓄熱材料潛熱為240kJ/kg,結(jié)晶溫度為56°C,過(guò)冷度為1.8°C。實(shí)施例4
按重量百分比分別為92%、3%、3%和2%的比例稱取三水合醋酸鈉、十水焦磷酸鈉、無(wú)水碳酸鈉和聚丙烯酰胺,將四種組分均研磨至40目,并混合均勻,然后在76-77°C水浴中加熱,使各組分完全熔化,成為膠狀液體,將膠狀液體攪拌均勻后注入到不銹鋼制圓筒狀容器中,注入體積量為容器容積的90%,容器中留存10%的空隙,待膠狀液體冷卻至室溫后密封容器。經(jīng)試驗(yàn)本實(shí)施例制備的低溫相變蓄熱材料潛熱為246kJ/kg,結(jié)晶溫度為54°C,過(guò)冷度為1.6°C。 實(shí)施例5
按重量百分比分別為92%、4. 5%、2%和I. 5%的比例稱取三水合醋酸鈉、十水焦磷酸鈉、無(wú)水碳酸鈉和聚丙烯酰胺,將四種組分均研磨至30目,并混合均勻,然后在77-79°C水浴中加熱,使各組分完全熔化,成為膠狀液體,將膠狀液體攪拌均勻后注入到不銹鋼制圓筒狀容器中,注入體積量為容器容積的88%,容器中留存12%的空隙,待膠狀液體冷卻至室溫后密封容器。經(jīng)試驗(yàn)本實(shí)施例制備的低溫相變蓄熱材料潛熱為244kJ/kg,結(jié)晶溫度為53°C,過(guò)冷度為1.2°C。實(shí)施例6
按重量百分比分別為91. 5%、4. 8%、2. 5%和I. 2%的比例稱取三水合醋酸鈉、十水焦磷酸鈉、無(wú)水碳酸鈉和聚丙烯酰胺,將四種組分均研磨至30目,并混合均勻,然后在77-79°C水浴中加熱,使各組分完全熔化,成為膠狀液體,將膠狀液體攪拌均勻后注入到不銹鋼制圓筒狀容器中,注入體積量為容器容積的90%,容器中留存10%的空隙,待膠狀液體冷卻至室溫后密封容器。經(jīng)試驗(yàn)本實(shí)施例制備的低溫相變蓄熱材料潛熱為242kJ/kg,結(jié)晶溫度為52°C,過(guò)冷度為1.4°C。
權(quán)利要求
1.ー種低溫相變蓄熱材料,其特征是由三水合醋酸鈉、十水焦磷酸鈉、無(wú)水碳酸鈉和聚丙烯酰胺組成,四種組分的重量百分比分別為90%-92%、3%-5%、2%-3%和1%_2%。
2.—種權(quán)利要求I所述低溫相變蓄熱材料的制備方法,其特征是 按重量百分比分別為90%-92%、3%-5%、2%-3%和1%_2%的比例取三水合醋酸鈉、十水焦磷酸鈉、無(wú)水碳酸鈉和聚丙烯酰胺,將四種組分均研磨至30目-50目,混合均勻,將混合物在74°C _79°C水浴中加熱,使各組分完全熔化,成為膠狀液體,將膠狀液體攪拌均勻后注入到容器中,注入的體積量為容器容積的88%-90%,容器中留存10%-12%的空隙,待膠狀液體冷卻至室溫后密封容器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種低溫相變蓄熱材料及其制備方法,該低溫相變蓄熱材料由三水合醋酸鈉、十水焦磷酸鈉、無(wú)水碳酸鈉和聚丙烯酰胺組成,四種組分的重量百分比為90%-92%、3%-5%、2%-3%和1%-2%其制備方法是將四種組分均研磨至30目-50目,混合均勻,將混合物在74℃-79℃水浴中加熱,使各組分完全熔化,成為膠狀液體,將膠狀液體攪拌均勻后注入到容器中,注入的體積量為容器容積的88%-90%,待膠狀液體冷卻至室溫后。本發(fā)明中添加劑的添加比例低,材料的穩(wěn)定性高,相變潛熱大,結(jié)晶溫度適中,過(guò)冷度不超過(guò)2℃,該相變蓄熱材料熔化時(shí)呈膠狀液體,避免了相分離現(xiàn)象,制備過(guò)程簡(jiǎn)單、易封裝,生產(chǎn)便利。
文檔編號(hào)C09K5/06GK102757768SQ20121025861
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月25日
發(fā)明者張兆海, 陳文兵 申請(qǐng)人:路生吉