本申請涉及儲(chǔ)能材料，尤其涉及一種無機(jī)鹽相變材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)化程度加深，能源缺口越來越明顯。一次能源短缺引起了人們的高度重視，為此人類想出了許多解決方法，提高能量利用率和開發(fā)可再生能源成為了重要的課題。

2、相變儲(chǔ)能是一種利用材料發(fā)生相態(tài)變化(固-液，氣-液)進(jìn)行能量存儲(chǔ)技術(shù)。在加熱的過程中涉及了顯熱存儲(chǔ)和潛熱存儲(chǔ)兩個(gè)過程，在潛熱存儲(chǔ)過程中，材料溫度幾乎恒定。相比僅利用顯熱儲(chǔ)熱的水，相變材料具有更高的儲(chǔ)熱能力，因此，相變材料在熱泵系統(tǒng)具有非常高的應(yīng)用優(yōu)勢，例如，在10℃～65℃的溫度范圍，相變材料的儲(chǔ)能密度是水的兩倍，相變模塊的體積能夠縮小到獨(dú)立水箱的50％。

3、在熱泵系統(tǒng)中，相變材料在其儲(chǔ)能過程中吸收來自熱源的熱量，相變材料在其在放熱過程中將熱量傳遞給低溫生活水，實(shí)現(xiàn)即熱式熱水，其中，相變材料的相變溫度越高，出水溫度則越高，然而，同時(shí)所需的熱源溫度也越高，熱源的溫度越高其在傳熱過程中的損耗越大，熱泵系統(tǒng)的能效比(cop)則越低，因此，有必要對熱泵系統(tǒng)的換熱材料進(jìn)行優(yōu)化，在滿足出水溫度需求的同時(shí)，提高熱泵系統(tǒng)的制熱水能效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請實(shí)施例提供一種無機(jī)鹽相變材料及其制備方法和應(yīng)用，能夠通過降低相變材料的相變溫度以提高熱泵系統(tǒng)的制熱水能效。

2、第一方面，本申請實(shí)施例提供了一種無機(jī)鹽相變材料組合物，所述組合物包括以下組分：

3、無機(jī)水合鹽84.0wt.％～92.5wt.％、溫度調(diào)節(jié)劑5.5wt.％～8.0wt.％、成核劑1.0wt.％～5.0wt.％、增稠劑1.0wt.％～3wt.％；

4、其中，所述溫度調(diào)節(jié)劑選自酰胺類化合物中的至少一種。

5、在一些實(shí)施例中，以所述組合物的總重量為基準(zhǔn)，所述組合物包括以下組分：

6、無機(jī)水合鹽87.0wt.％～90.0wt.％、溫度調(diào)節(jié)劑6.0wt.％～7.0wt.％、成核劑3.0wt.％～4.0wt.％、增稠劑1.0wt.％～2.0wt.％。

7、在一些實(shí)施例中，所述無機(jī)水合鹽與所述溫度調(diào)節(jié)劑的重量比值為s，s的范圍為10.40～13.82。

8、在一些實(shí)施例中，所述無機(jī)水合鹽選自六水硝酸鎂、五水硫代硫酸鈉、三水醋酸鈉、六水氯化鈣中的至少一種；

9、所述酰胺類化合物選自甲酰胺、乙酰胺、尿素和甘氨酸中的至少一種；

10、所述成核劑選自十二水磷酸氫二鈉、七水磷酸鈉、焦磷酸鈉、磷酸二氫鈉、六水氯化鍶、六水鎂礬、二水硫酸鈣、膨脹石墨中的至少一種；

11、所述增稠劑選自環(huán)糊精、海藻酸鈉、卡拉膠、果膠、羧甲基纖維素鈉、黃原膠、阿拉伯樹膠、水溶性淀粉中的至少一種。

12、在一些實(shí)施例中，所述組合物還包括緩蝕劑，基于所述組合物的總重量，所述緩蝕劑的重量百分含量為0.2wt.％～1.0wt.％；

13、所述緩蝕劑選自季銨鹽、苯并三氮唑、巰基苯并咪唑、鎢酸鹽中的至少一種。

14、在一些實(shí)施例中，所述組合物還包括導(dǎo)熱填料，基于所述組合物的總重量，所述導(dǎo)熱填料的重量百分含量為1.5wt.％～3.0wt.％；

15、所述導(dǎo)熱填料選自金屬-有機(jī)框架、金屬泡沫、膨脹石墨、碳納米管、氮化硼、二硫化鉬、氧化鋁、氧化鎂、氧化鐵中的至少一種。

16、第二方面，本申請?zhí)峁┮环N無機(jī)鹽相變材料的制備方法，包括：將如上所述的無機(jī)鹽相變材料組合物中的各組分進(jìn)行混合。

17、在一些實(shí)施例中，將所述無機(jī)鹽相變材料組合物的各組分進(jìn)行混合包括以下步驟：

18、將所述無機(jī)水合鹽加熱至預(yù)熱溫度，所述預(yù)熱溫度大于所述無機(jī)水合鹽的熔點(diǎn)，進(jìn)行預(yù)熱處理，獲得熔融的無機(jī)水合鹽；

19、向所述熔融的無機(jī)水合鹽中加入所述成核劑，進(jìn)行乳化處理，獲得混合物a；

20、向所述混合物a中加入所述增稠劑，進(jìn)行增稠處理，獲得混合物b；

21、向所述混合物b中加入所述溫度調(diào)節(jié)劑，進(jìn)行第一次混合處理，獲得混合物c；

22、向所述混合物c中加入所述緩蝕劑和所述導(dǎo)熱填料，進(jìn)行第二次混合處理，獲得混合物d；

23、將所述混合物d冷卻固化，獲得無機(jī)鹽相變材料。

24、在一些實(shí)施例中，所述第一次混合處理至少包括高溫處理和低溫處理；

25、所述高溫處理至少包括：攪拌速度為150r/min～200r/min，溫度為65℃～75℃，時(shí)間為1.5～2.5h；

26、所述低溫處理至少包括：溫度為20℃～35℃，時(shí)間為1h～2h；

27、所述第一次混合處理的總時(shí)間為2.5h～4.5h。

28、在一些實(shí)施例中，所述預(yù)熱處理至少包括：時(shí)間為2h～3h，所述預(yù)熱溫度高于所述無機(jī)水合鹽的熔點(diǎn)的溫度范圍為18℃～22℃；

29、所述乳化處理至少包括：攪拌速度為5000r/min～6000r/min，時(shí)間為25min～30min；

30、所述增稠處理至少包括：將所述增稠劑分次加入所述共混物中，且攪拌速度為30r/min～50r/min，時(shí)間2h～3h，每次加入的所述增稠劑的重量為所述增稠劑總重量的1.0％～2.0％；

31、所述第二次混合處理至少包括：攪拌速度為30r/min～50r/min，超聲頻率為50khz～60khz，時(shí)間為1.5h～2h。

32、第三方面，本申請?zhí)峁┮环N無機(jī)鹽相變材料，所述無機(jī)鹽相變材料采用如上所述的制備方法制得。

33、第四方面，本申請?zhí)峁┮环N熱泵系統(tǒng)，包括儲(chǔ)能單元，所述儲(chǔ)能單元包括：

34、儲(chǔ)能殼體，內(nèi)部具有儲(chǔ)能腔；

35、換熱管，設(shè)于所述儲(chǔ)能腔；及

36、相變層，包括如上所述的無機(jī)鹽相變材料，所述相變層填充于所述儲(chǔ)能腔內(nèi)，且包覆于所述換熱管的外表面，以與所述換熱管內(nèi)的換熱介質(zhì)進(jìn)行換熱。

37、基于本申請實(shí)施例的無機(jī)鹽相變材料及其制備方法和應(yīng)用，通過加入溫度調(diào)節(jié)劑，并選擇無機(jī)鹽相變材料組合物中各組分的含量在合適的范圍內(nèi)，從而在本申請的無機(jī)鹽相變材料的體系中，溫度調(diào)節(jié)劑的酰胺類化合物和無機(jī)水合鹽存在較強(qiáng)的相互作用(形成氫鍵)，并且溫度調(diào)節(jié)劑與無機(jī)水合鹽形成新晶型的復(fù)合物，進(jìn)而降低無機(jī)鹽相變材料整體的相變溫度，且在頻繁的相變過程中，具有良好的相變穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種無機(jī)鹽相變材料組合物，其特征在于，所述組合物包括以下組分：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，以所述組合物的總重量為基準(zhǔn)，所述組合物包括以下組分：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的組合物，其特征在于，所述組合物還包括緩蝕劑，基于所述組合物的總重量，所述緩蝕劑的重量百分含量為0.2wt.％～1.0wt.％；

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的組合物，其特征在于，所述組合物還包括導(dǎo)熱填料，基于所述組合物的總重量，所述導(dǎo)熱填料的重量百分含量為1.5wt.％～3.0wt.％；

6.一種無機(jī)鹽相變材料的制備方法，其特征在于，包括：將權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的無機(jī)鹽相變材料組合物中的各組分進(jìn)行混合。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，將所述無機(jī)鹽相變材料組合物的各組分進(jìn)行混合包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的組合物，其特征在于，所述第一次混合處理至少包括高溫處理和低溫處理；

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的組合物，其特征在于，

10.一種無機(jī)鹽相變材料，其特征在于，所述無機(jī)鹽相變材料采用權(quán)利要求7-10中任一項(xiàng)所述的制備方法制得。

11.一種熱泵系統(tǒng)，其特征在于，包括儲(chǔ)能單元，所述儲(chǔ)能單元包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種無機(jī)鹽相變材料及其制備方法和應(yīng)用。無機(jī)鹽相變材料組合物，包括以下組分：無機(jī)水合鹽84.0wt.％～92.5wt.％、溫度調(diào)節(jié)劑5.5wt.％～8.0wt.％、成核劑1.0wt.％～5.0wt.％、增稠劑1.0wt.％～3wt.％；溫度調(diào)節(jié)劑選自甲酰胺、乙酰胺、尿素和甘氨酸中的至少一種，無機(jī)水合鹽與溫度調(diào)節(jié)劑的重量比值為S，S的范圍為10.40～13.82。本申請通過加入溫度調(diào)節(jié)劑，并選擇無機(jī)鹽相變材料組合物中各組分的含量在合適的范圍內(nèi)，從而在本申請的無機(jī)鹽相變材料的體系中，溫度調(diào)節(jié)劑的酰胺類化合物和無機(jī)水合鹽存在較強(qiáng)的相互作用，并且溫度調(diào)節(jié)劑與無機(jī)水合鹽形成新晶型的復(fù)合物，進(jìn)而降低無機(jī)鹽相變材料整體的相變溫度，且在頻繁的相變過程中，具有良好的相變穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：段昌明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東美的暖通設(shè)備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9