CN104371658A - 一种无机水合盐相变储热材料的封装定形方法 - Google Patents

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孙立贤
陈娇
张焕芝
徐芬
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Abstract

本发明提供了一种无机水合盐相变储热材料的封装定形方法，所述方法包括如下步骤：（1）在无机水合盐相变材料中加入成核剂和去离子水并加热，使无机水合盐相变材料达到熔融状态；（2）将多孔支撑材料加入到熔融状态的无机水合盐相变材料中，充分搅拌均匀；（3）将步骤（2）得到的熔融态混合物置于真空环境下以加强多孔支撑材料对无机水合盐相变材料的吸附；（4）将熔融态混合物从真空环境下移出，立即置于适合结晶的低温环境下进行重结晶。利用本发明得到的复合定形相变材料具有结构稳定、潜热较大、无毒，而且制备过程简单、耗时短、成本低廉。

Description

一种无机水合盐相变储热材料的封装定形方法
技术领域
本发明涉及材料科学技术领域，具体涉及一种无机水合盐相变储热材料的封装定形方法。
背景技术
    相变材料具有储热密度大、储热容器体积小、储热效率高、相变温度恒定和可循环使用等优点，在太阳能储存、空调节能、建筑节能、电力的移峰填谷、废热/余热回收利用等领域有着广泛的应用前景。无机水合盐作为一种重要的常低温相变储能材料，有固定的相变温度，较高的相变潜热，良好的导热性且价格便宜等特点。然而这种固—液相变材料在相变过程会发生固液变化，存在液体流动性、易泄漏的缺陷，并存在一定的过冷、相分离现象，因此，限制了它在生产生活中的广泛应用。
    目前，解决相变材料泄露问题的方法主要有多孔材料吸附法和微胶囊包覆法。如中国专利200810048159.5中记载了得到多孔复合无机相变材料的方法。另外，中国专利201210136116中记载了一种无机水合盐相变储能微胶囊及其制备方法，这种微胶囊法可有效解决水合盐相变材料的过冷和相分离问题。上述方法虽然都解决了相变材料的泄露问题，但是制备过程所耗时间较长，且存在吸附不彻底、不均匀的问题。
发明内容
为了提高复合定形相变材料的储能稳定性、防止相变过程中发生泄漏及提高相变材料的导热性能，本发明提供一种无机水合盐相变储热材料的封装定形方法，采用添加成核剂的方式来降低无机水合盐的过冷度，同时利用多孔材料的毛细吸附性能解决其易泄露问题，并采用真空浸渍法加强吸附，从而提高其综合性能。利用本发明得到的复合定形相变材料具有结构稳定、潜热较大、无毒，而且制备过程简单、耗时短、成本低廉。
    一种无机水合盐相变储热材料的封装定形方法，所述方法包括如下步骤：
    （1）在无机水合盐相变材料中加入成核剂和去离子水并加热，使无机水合盐相变材料达到熔融状态；（2）将多孔支撑材料加入到熔融状态的无机水合盐相变材料中，充分搅拌均匀；（3）将步骤（2）得到的熔融态混合物置于真空环境下以加强多孔支撑材料对无机水合盐相变材料的吸附；（4）将熔融态混合物从真空环境下移出，立即置于适合结晶的低温环境下进行重结晶。其中，在由无机水合盐相变材料、成核剂和多孔支撑材料组成的混合物中，无机水合盐相变材料所占比例为52-70wt﹪，成核剂所占比例为1-2wt﹪，多孔支撑材料所占比例为28-47wt﹪，三者总和为100﹪。
    所述无机水合盐相变材料为Na2SO4·10H2O、 CaCl2·6H2O、 KF·2H2O、KF·4H2O、MgCl2·4H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgSO4·7H2O、Na2HPO4·12H2O、Na2CO3·10H2O、CH3COONa·3H2O、LiNO3·3H2O、 LiClO3·3H2O中的一种或二种以上。
    所述成核剂为硼砂、六水氯化锶、六水氯化镁、碳酸钡中的一种或二种以上。
    所述多孔支撑材料为膨胀珍珠岩、膨胀石墨、膨胀蛭石、多孔氧化铝或多孔活性炭。
附图说明
图1a、图1b、图1c、图1d是CaCl2·6H2O多孔氧化铝复合相变材料的SEM照片；
图2a、图2b、图2c、图2d是CaCl2·6H2O多孔氧化铝复合相变材料的DSC曲线。
具体实施方式
    下面利用实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1：
    （1）取2g CaCl2·6H2O,置于烧杯中,加入0.06的硼砂,混合均匀，补充少量去离子水，用保鲜膜封好,放在50 ℃恒温干燥箱里,加热5 min,使其达到熔融状态；（2）取1.0多孔Al2O3加入到装有熔融态CaCl2·6H2O的烧杯中，并搅拌均匀，将上述样品的烧杯放入真空干燥箱内，抽真空2h，然后放入冰箱5h进行重结晶，即得到吸附均匀的新型CaCl2·6H2O多孔Al2O3复合相变材料；（3）所得复合定形相变储热材料的相变温度为30.71℃，相变潜热值为99.81 J/g；该实施例的SEM照片和DSC测试结果分别如图1a、图2a所示。
实施例2：
    （1）取2g CaCl2·6H2O，置于烧杯中，加入0.06的硼砂,混合均匀，补充少量去离子水，用保鲜膜封好，放在50 ℃恒温干燥箱里，加热5 min，使其达到熔融状态；（2）取1.2多孔Al2O3加入到装有熔融态CaCl2·6H2O的烧杯中，并搅拌均匀，将上述样品的烧杯放入真空干燥箱内，抽真空2h，然后放入冰箱5h进行重结晶，即得到吸附均匀的新型CaCl2·6H2O多孔Al2O3复合相变材料；（3）所得复合定形相变储热材料的相变温度为29.95℃，相变潜热值为86.42 J/g；该实施例的SEM照片和DSC测试结果分别如图1b、图2b所示。
实施例3：
    （1）取2g CaCl2·6H2O,置于烧杯中,加入0.06的硼砂,混合均匀，补充少量去离子水，后用保鲜膜封好,放在50 ℃恒温干燥箱里,加热5 min,使其达到熔融状态；（2） 取1.4多孔Al2O3加入到装有熔融态CaCl2·6H2O的烧杯中，并搅拌均匀，将上述样品的烧杯放入真空干燥箱内，抽真空2h，然后放入冰箱5h进行重结晶，即得到吸附均匀的新型CaCl2·6H2O多孔Al2O3复合相变材料；（3）所得复合定形相变储热材料的相变温度为28.34℃，相变潜热值为70.61J/；该实施例的SEM照片和DSC测试结果分别如图1c、图2c所示。
实施例4：
    （1）取2g CaCl2·6H2O,置于烧杯中，加入0.06的硼砂，混合均匀，补充少量去离子水，后用保鲜膜封好，放在50 ℃恒温干燥箱里，加热5 min，使其达到熔融状态；（2）取1.6多孔Al2O3加入到装有熔融态CaCl2·6H2O的烧杯中，并搅拌均匀，将上述样品的烧杯放入真空干燥箱内，抽真空2h，然后放入冰箱5h进行重结晶，即得到吸附均匀的新型CaCl2·6H2O多孔Al2O3复合相变材料；（3）所得复合定形相变储热材料的相变温度为27.71℃，相变潜热值为60.58J/g；该实施例的SEM照片和DSC测试结果分别如图1d、图2d所示。
以上仅列举了以CaCl2·6H2O作为相变材料、以硼砂作为成核剂、以多孔Al2O3作为支撑材料的实施例，实际上以发明内容中列举的相变材料、成核剂、支撑材料都能实现本发明，并能取得相应的效果。
 

Claims (7)

1.一种无机水合盐相变储热材料的封装定形方法，所述方法包括如下步骤：
（1）在无机水合盐相变材料中加入成核剂和去离子水并加热，使无机水合盐相变材料达到熔融状态；
（2）将多孔支撑材料加入到熔融状态的无机水合盐相变材料中，充分搅拌均匀；
（3）将步骤（2）得到的熔融态混合物置于真空环境下以加强多孔支撑材料对无机水合盐相变材料的吸附；
（4）将熔融态混合物从真空环境下移出，立即置于适合结晶的低温环境下进行重结晶。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述无机水合盐相变材料为Na2SO4·10H2O、 CaCl2·6H2O、 KF·2H2O、KF·4H2O、MgCl2·4H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgSO4·7H2O、Na2HPO4·12H2O、Na2CO3·10H2O、CH3COONa·3H2O、LiNO3·3H2O、 LiClO3·3H2O中的一种或二种以上。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述成核剂为硼砂、六水氯化锶、六水氯化镁、碳酸钡中的一种或二种以上。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述多孔支撑材料为膨胀珍珠岩、膨胀石墨、膨胀蛭石、多孔氧化铝或多孔活性炭。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在由无机水合盐相变材料、成核剂和多孔支撑材料组成的混合物中，无机水合盐相变材料所占比例为52-70wt﹪，成核剂所占比例为1-2wt﹪，多孔支撑材料所占比例为28-47wt﹪，三者总和为100﹪。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法，其中所述将熔融态混合物置于真空环境下的时间至少为2小时。
7.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法，其中所述置于适合结晶的低温环境下进行重结晶的时间至少为5小时。
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