CN107011867A - 一种无机相变储能材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及储能材料技术领域，尤其指一种无机相变储能材料，其各组分质量百分比含量如下：无机材料86%‑98.5%，成核剂0.5%‑3%，增稠剂1%‑10%，水0%‑1%，本发明获得的相变储能材料价格低廉，循环稳定性好，可以有效地解决材料相分离问题，千次循环后潜热值无变化。
Description
技术领域
在本发明涉及一种无机相变储能材料。
背景技术
近年来蓄热储能技术被广泛应用在可再生能源利用和节能降耗领域，储能技术已经成为能源安全和可持续发展的战略性课题。在众多储能的方法中，固液相变材料的潜热储能方式由于其高潜热高密度和相对恒定的相变温度等特点被广泛应用于空调节能、太阳能利用、电子设备热设计、建筑节能等领域。
无机类相变材料比较经济实惠的是结晶水合盐，他们都有较大的溶解热和固定的熔点，当温度升高时，结晶水合盐脱出结晶水使盐溶解吸热，当温度降低时发生逆过程，吸收结晶水放热，结晶水合盐与有机类相变材料相比具有导热系数较大，密度大且单位体积蓄热密度高等优点。
但是结晶水存在过冷度大，相分离及腐蚀性等缺点，为了减少其过冷度和抑制相分离现象的发生，在实际应用中需要添加一定量的成核剂和增稠剂加以改善，为了避免相分离造成的后续问题还需加入适量水进行整体材料改善。
在0~120°C的低温相变温度区内，结晶水合盐的单位体积相变焓通常在200到400MJ/m3，而八水氢氧化钡是目前为止发现在此低温相变文都区单位体积相变焓最高（572MJ/m3）的结晶无机水合盐。
因此需要提供一种无机相变储能材料，既可以减小过冷度，也可以避免相分离，提高使用循环次数，延长使用寿命，这种材料可以为储能领域的发展提供核心材料技术，具有非常重要的意义。
发明内容
为完成上述目的，及克服现有技术的不足，本发明提供一种无机相变储能材料其组成成份为储能主体材料、成核剂、增稠剂、水，具体百分比含量如下：储能主体材料86%-98.5%，成核剂0.5%-3%，增稠剂1%-10%，水0%-1%。
优选地，所述储能主体材料、增稠剂、成核剂、水的质量百分含量为：储能主体材料93.5%，增稠剂3%，成核剂3%，水0.5%。
优选地，所述储能主体材料、增稠剂、成核剂、水的质量百分含量为：储能主体材料92.5%，增稠剂6%，成核剂1%，水0.5%。
优选地，所述储能主体材料、增稠剂、成核剂、水的质量百分含量为：储能主体材料93.5%，增稠剂3%，成核剂3%，水0.5%。
优选地，所述储能主体材料为结晶水合盐，三水醋酸钠，八水氢氧化钡，十二水硫酸铝钾，六水硫酸铝铵。
优选地，所述增稠剂为明胶，膨胀石墨，碳酸钙中的一种或多种组合。
优选地，所述成核剂为石英，十二水磷酸氢二钠，硼砂，二水氯化钙，磷酸二氢钾中的一种或多种组合。
优选地，所述水为除去了呈离子形式杂质后的纯水。
本发明同现有技术相比，具有如下优势。
（1）循环稳定性强。本发明公开一种无机相变储能材料，选取合适的材料主体、增稠剂、成核剂，优化材料配比，增稠剂和成核剂与材料主体有良好的相容性和热稳定性，可以使材料具有很好的流动性有效克服了现有技术容易出现的循环寿命短的问题，单体循环1400次左右无任何相变点偏离、相分离情况发生，单体循环3000次左右出现轻微的温度偏离。
（2）无明显过冷现象。选取合适的成核剂优化材料配比，使本发明的无机相变储能材料的过冷度由11.4°C降低到0.5°C，基本无明显过冷现象。
（3）具有较高的焓值。本发明所述储能材料主体材料选取高焓高密度的无机水合盐，同时选取的增稠剂和成核剂对焓值的影响轻微。具有良好的结晶性、溶解热大、体积储热密度大。
（4）成本低。本发明所述无机相变储能材料，原料价格成本低，来源广，制造成本低。
附图说明
图1是本发明所述材料360次温度变化曲线。
图2是本发明所述材料1400次温度变化曲线。
图3是本发明所述材料3000次温度变化曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例做详细介绍。
实验例1
称取八水氢氧化钡100g，膨胀石墨5.44g，磷酸二氢钾2.70g，去离子水0.55g置于反应容器内，通过延续式继电器，直接对本发明无机相变储能材料进行蓄热。在反应器中持续搅拌30min，温度控制在85°C进行融化，至样品混合均匀后得到相变储能材料。经测得无机相变储能材料焓值为580kJ/L，密度达到2.07g/cm3。
实验例2
称取八水氢氧化钡100g，二水氯化钙3.13g，明胶1.04g，置于反应容器内，通过延续式继电器，直接对本发明无机相变储能材料进行蓄热。在反应器中持续搅拌30min，温度控制在85°C进行融化，至样品混合均匀后得到相变储能材料。经测得无机相变储能材料焓值为526kJ/L，密度达到1.98g/cm3。
实验例3
称取三水醋酸钠100g，明胶1.06g，磷酸二氢钾1.06g，去离子水0.53g，硼砂3.17g，置于反应容器内，通过延续式继电器，直接对本发明无机相变储能材料进行蓄热。在反应器中持续搅拌30min，温度控制在85°C进行融化，至样品混合均匀后得到相变储能材料。经测得无机相变储能材料焓值为312kJ/L，密度达到1.40g/cm3。
本发明不受上述实施方式的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化、均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.在一种无机相变储能材料，其特征在于，其各组成成份为储能主体材料、成核剂、增稠剂、水，具体百分比含量如下：储能主体材料86%-98.5%，成核剂0.5%-3%，增稠剂1%-10%，水0%-1%。
2.根据权利要求1所述的无机相变储能材料，其特征在于，所述储能主体材料、增稠剂、成核剂、水的质量百分含量为：储能主体材料93.5%，增稠剂3%，成核剂3%，水0.5%。
3.根据权利要求1所述的无机相变储能材料，其特征在于，所述储能主体材料、增稠剂、成核剂、水的质量百分含量为：储能主体材料92.5%，增稠剂6%，成核剂1%，水0.5%。
4.根据权利要求1所述的无机相变储能材料，其特征在于，所述储能主体材料、增稠剂、成核剂、水的质量百分含量为：储能主体材料93.5%，增稠剂3%，成核剂3%，水0.5%。
5.根据权利要求1~4所述的无机相变储能材料，其特征在于，所述储能主体材料为结晶水合盐，三水醋酸钠，八水氢氧化钡，十二水硫酸铝钾，六水硫酸铝铵。
6.根据权利要求1~4所述的无机相变储能材料，其特征在于，所述增稠剂为明胶，膨胀石墨，碳酸钙中的一种或多种组合。
7.根据权利要求1~4所述的无机相变储能材料，其特征在于，所述成核剂为石英，十二水磷酸氢二钠，硼砂，二水氯化钙，磷酸二氢钾中的一种或多种组合。
8.根据权利要求1~4所述的无机相变储能材料，其特征在于，所述水为除去了呈离子形式杂质后的纯水。
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