專利名稱：太陽(yáng)能熱水器相變儲(chǔ)熱材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能儲(chǔ)熱材料，具體地說(shuō)是一種太陽(yáng)能熱水器相變儲(chǔ)熱材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
節(jié)能與環(huán)保是能源利用領(lǐng)域中最重要的課題，利用相變材料的相變潛熱進(jìn)行能量的儲(chǔ)存是一項(xiàng)新型環(huán)保節(jié)能技術(shù)。相變材料在其本身發(fā)生相變的過(guò)程中，吸收環(huán)境的熱量，并在需要時(shí)向環(huán)境放出熱量，從而達(dá)到控制周圍環(huán)境溫度和節(jié)能的目的。它在太陽(yáng)能利用、熱能回收、制冷空調(diào)、建筑節(jié)能、航空航天等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。
自改革開放以來(lái)，我國(guó)的綜合國(guó)力和人民生活水平都有較大程度的提高。能源工業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，已取得長(zhǎng)足發(fā)展。但是，能源工業(yè)的發(fā)展仍然滿足不了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活用能急劇增長(zhǎng)的需要，全國(guó)能源緊缺局面仍然存在。
要解決目前能源緊缺問(wèn)題，就必須開發(fā)可再生能源，如太陽(yáng)能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能、風(fēng)能、海洋能等。在各種可再生能源中，太陽(yáng)能是最重要的基本能源。從廣義來(lái)說(shuō)地?zé)崮?、生物質(zhì)能、風(fēng)能、海洋能等都來(lái)自太陽(yáng)能，太陽(yáng)能不僅是“取之不盡、用之不竭”、而且不產(chǎn)生溫室氣體、無(wú)污染，是有利于保護(hù)環(huán)境的潔凈能源。
目前，太陽(yáng)能利用主要是光熱利用(如太陽(yáng)能熱水器等)和光電利用(如太陽(yáng)能電池)等，從使用成本和應(yīng)用廣泛性考慮，太陽(yáng)能光熱利用較普遍，現(xiàn)在太陽(yáng)能熱水器已進(jìn)入千家萬(wàn)戶。但由于太陽(yáng)能的供給與需求在數(shù)量上和時(shí)間上不能很好地匹配和協(xié)調(diào)，造成大量能源浪費(fèi)。如白天太陽(yáng)能過(guò)剩造成太陽(yáng)能白白浪費(fèi)掉，而夜晚和陰雨天太陽(yáng)能又不夠用。而且在太陽(yáng)能熱水器中，水儲(chǔ)熱儲(chǔ)能密度低、體積大，儲(chǔ)能效率差。目前還沒(méi)有一種高效、穩(wěn)定地相變儲(chǔ)熱材料，可以使太陽(yáng)能按需求取用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種太陽(yáng)能熱水器相變儲(chǔ)熱材料，該儲(chǔ)熱材料的相變溫度與太陽(yáng)能熱水器的工作溫度相吻合，相變潛熱較高，無(wú)過(guò)冷和相分離現(xiàn)象，無(wú)毒、無(wú)腐蝕性，性能穩(wěn)定、重復(fù)性好。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的
一種太陽(yáng)能熱水器相變儲(chǔ)熱材料，其特征在于該相變儲(chǔ)熱材料由三水醋酸鈉、八水氫氧化鋇、十水硼酸鈉、醋酸鋅、十二烷基苯磺酸鈉和明膠混合而成，其中，按質(zhì)量百分比計(jì)，三水醋酸鈉為80-90％、八水氫氧化鋇為1-10％、十水硼酸鈉為1-5％、醋酸鋅為1-5％、十二烷基苯磺酸鈉為1-5％、明膠為1-5％。該儲(chǔ)熱材料的相變溫度為50-58℃，相變潛熱為180-250kJ/kg，可滿足太陽(yáng)能熱水器儲(chǔ)熱要求。
一種本發(fā)明所述的太陽(yáng)能熱水器相變儲(chǔ)熱材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟A)將三水醋酸鈉、八水氫氧化鋇、十水硼酸鈉、醋酸鋅、十二烷基苯磺酸鈉和明膠混合形成混合物，其中，按質(zhì)量百分比計(jì)，三水醋酸鈉為80-90％、八水氫氧化鋇為1-10％、十水硼酸鈉為1-5％、醋酸鋅為1-5％、十二烷基苯磺酸鈉為1-5％、明膠為1-5％；B)將上述混合物加熱至完全熔化狀態(tài)并攪拌均勻，形成共熔混合物；C)將上述共熔混合物封裝在太陽(yáng)能熱水器儲(chǔ)熱裝置內(nèi)，得到太陽(yáng)能熱水器相變儲(chǔ)熱材料。
相變儲(chǔ)熱技術(shù)是利用相變材料的潛熱進(jìn)行能量的儲(chǔ)存，本發(fā)明采用相變儲(chǔ)熱技術(shù)，制備出一種高效、穩(wěn)定的相變儲(chǔ)熱材料，使太陽(yáng)能按需求取用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(1)該相變儲(chǔ)熱材料的相變溫度與太陽(yáng)能熱水器的工作溫度相吻合，可提高太陽(yáng)能熱水器的熱效率。
(2)該相變儲(chǔ)熱材料的相變潛熱比水的顯熱儲(chǔ)熱密度高，可減小儲(chǔ)熱裝置的體積和成本，提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。
(3)該相變儲(chǔ)熱材料無(wú)毒、無(wú)腐蝕性，無(wú)過(guò)冷和相分離現(xiàn)象，相變體積變化小，性能穩(wěn)定、重復(fù)性好，可長(zhǎng)期使用。
(4)該相變儲(chǔ)熱材料制備方法簡(jiǎn)單，相變溫度范圍可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有較好的靈活性。
(5)該相變儲(chǔ)熱材料能夠很好解決太陽(yáng)能的供給與需求在數(shù)量上和時(shí)間上不能很好匹配的問(wèn)題，使太陽(yáng)能熱水器在夜晚和陰雨天也能夠使用。
本發(fā)明特別適合在太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)中使用，其工作機(jī)理如下在白天太陽(yáng)能充足的時(shí)候，太陽(yáng)能熱水器將熱量?jī)?chǔ)存在相變材料中，相變材料因儲(chǔ)存熱量而熔化成液體；在夜晚和陰雨天需要熱量的時(shí)候，再將儲(chǔ)存的熱量釋放出來(lái)供用戶使用，而相變材料則由液相凝固成固相。由于采用了相變儲(chǔ)熱材料的潛熱儲(chǔ)存，使得太陽(yáng)能熱水器的儲(chǔ)熱水箱體積大大減小，提高了太陽(yáng)能熱水器的經(jīng)濟(jì)性和太陽(yáng)能熱水器的熱效率。
具體實(shí)施例方式
下面以實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1一種本發(fā)明所述的太陽(yáng)能熱水器相變儲(chǔ)熱材料，該相變儲(chǔ)熱材料按下列質(zhì)量百分比混合而成三水醋酸鈉為89％、八水氫氧化鋇為4％、十水硼酸鈉為2％、醋酸鋅為1％、十二烷基苯磺酸鈉為2％、明膠為2％。
制備時(shí)，將按上述比例混合而成的混合物加熱至完全熔化狀態(tài)和攪拌均勻后形成共熔混合物，最后將上述共熔混合物封裝在太陽(yáng)能熱水器儲(chǔ)熱裝置內(nèi)。經(jīng)測(cè)定其相變溫度為57.2℃、相變潛熱為243.8kJ/kg。
實(shí)施例2另一種本發(fā)明所述的太陽(yáng)能熱水器相變儲(chǔ)熱材料，該相變儲(chǔ)熱材料按下列質(zhì)量百分比混合而成三水醋酸鈉為82％、八水氫氧化鋇為7％、十水硼酸鈉為3％、醋酸鋅為2％、十二烷基苯磺酸鈉為3％、明膠為3％。
制備時(shí)，將按上述比例混合而成的混合物加熱至完全熔化狀態(tài)和攪拌均勻后形成共熔混合物，最后將上述共熔混合物封裝在太陽(yáng)能熱水器儲(chǔ)熱裝置內(nèi)。經(jīng)測(cè)定其相變溫度為52.8℃、相變潛熱為220.6kJ/kg。
實(shí)施例3又一種本發(fā)明所述的太陽(yáng)能熱水器相變儲(chǔ)熱材料，該相變儲(chǔ)熱材料按下列質(zhì)量百分比混合而成三水醋酸鈉為85％、八水氫氧化鋇為5％、十水硼酸鈉為1％、醋酸鋅為4％、十二烷基苯磺酸鈉為1％、明膠為4％。
制備時(shí)，將按上述比例混合而成的混合物加熱至完全熔化狀態(tài)和攪拌均勻后形成共熔混合物，最后將上述共熔混合物封裝在太陽(yáng)能熱水器儲(chǔ)熱裝置內(nèi)。經(jīng)測(cè)定其相變溫度為55.3℃、相變潛熱為232.2kJ/kg。
實(shí)施例4又一種本發(fā)明所述的太陽(yáng)能熱水器相變儲(chǔ)熱材料，該相變儲(chǔ)熱材料按下列質(zhì)量百分比混合而成三水醋酸鈉為80％、八水氫氧化鋇為10％、十水硼酸鈉為1％、醋酸鋅為4％、十二烷基苯磺酸鈉為1％、明膠為4％。
制備時(shí)，將按上述比例混合而成的混合物加熱至完全熔化狀態(tài)和攪拌均勻后形成共熔混合物，最后將上述共熔混合物封裝在太陽(yáng)能熱水器儲(chǔ)熱裝置內(nèi)。
實(shí)施例5又一種本發(fā)明所述的太陽(yáng)能熱水器相變儲(chǔ)熱材料，該相變儲(chǔ)熱材料按下列質(zhì)量百分比混合而成三水醋酸鈉為90％、八水氫氧化鋇為1％、十水硼酸鈉為1％、醋酸鋅為4％、十二烷基苯磺酸鈉為1％、明膠為3％。
制備時(shí)，將按上述比例混合而成的混合物加熱至完全熔化狀態(tài)和攪拌均勻后形成共熔混合物，最后將上述共熔混合物封裝在太陽(yáng)能熱水器儲(chǔ)熱裝置內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能熱水器相變儲(chǔ)熱材料，其特征在于該相變儲(chǔ)熱材料由三水醋酸鈉、八水氫氧化鋇、十水硼酸鈉、醋酸鋅、十二烷基苯磺酸鈉和明膠混合而成，其中，按質(zhì)量百分比計(jì)，三水醋酸鈉為80-90％、八水氫氧化鋇為1-10％、十水硼酸鈉為1-5％、醋酸鋅為1-5％、十二烷基苯磺酸鈉為1-5％、明膠為1-5％。
2.一種權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能熱水器相變儲(chǔ)熱材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟A)將三水醋酸鈉、八水氫氧化鋇、十水硼酸鈉、醋酸鋅、十二烷基苯磺酸鈉和明膠混合形成混合物，其中，按質(zhì)量百分比計(jì)，三水醋酸鈉為80-90％、八水氫氧化鋇為1-10％、十水硼酸鈉為1-5％、醋酸鋅為1-5％、十二烷基苯磺酸鈉為1-5％、明膠為1-5％；B)將上述混合物加熱至完全熔化狀態(tài)并攪拌均勻，形成共熔混合物；C)將上述共熔混合物封裝在太陽(yáng)能熱水器儲(chǔ)熱裝置內(nèi)，得到太陽(yáng)能熱水器相變儲(chǔ)熱材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽(yáng)能熱水器相變儲(chǔ)熱材料及其制備方法，該相變儲(chǔ)熱材料由三水醋酸鈉、八水氫氧化鋇、十水硼酸鈉、醋酸鋅、十二烷基苯磺酸鈉和明膠混合而成，其中，按質(zhì)量百分比計(jì)，三水醋酸鈉為80－90％、八水氫氧化鋇為1－10％、十水硼酸鈉為1－5％、醋酸鋅為1－5％、十二烷基苯磺酸鈉為1－5％、明膠為1－5％。制備時(shí)，將按上述比例混合而成的混合物加熱至完全熔化狀態(tài)和攪拌均勻后形成共熔混合物，再將上述共熔混合物封裝在太陽(yáng)能熱水器儲(chǔ)熱裝置內(nèi)。本發(fā)明的相變溫度與太陽(yáng)能熱水器的工作溫度相吻合，相變潛熱較高，無(wú)過(guò)冷和相分離現(xiàn)象，無(wú)毒、無(wú)腐蝕性，性能穩(wěn)定、重復(fù)性好。它特別適用于太陽(yáng)能熱水器中使用。
文檔編號(hào)F24J2/48GK1821340SQ20061003902
公開日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2006年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月23日
發(fā)明者方貴銀, 邢琳, 楊帆, 李輝 申請(qǐng)人:南京大學(xué)