CN108822804A - 一种用多孔材料封装的相变储能材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及属于相变储能材料的制备领域，特别涉及一种用多孔材料封装的相变储能材料及其制备方法。一种用多孔材料封装的相变储能材料，至少包含多孔相变复合材料1和容器2，所述的多孔相变复合材料1由多孔材料浸渍相变材料制得。该相变储能材料由以下方法制备：制备液态相变材料：相变材料混匀、熔融；浸渍：多孔材料浸渍液态相变材料；封装：浸渍液态相变材料后的多孔材料装入容器，容器封口；或浸渍液态相变材料后的多孔材料表面刷胶或包裹薄膜。本发明的优点：(1)可以根据需要加工成型。(2)相变温度恒定，具有良好的热稳定性及化学稳定性。(3)无过冷现象，无相分离现象。(4)吸附性能优异；复合工艺简单。

Description

一种用多孔材料封装的相变储能材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及属于相变储能材料的制备领域，特别涉及一种用多孔材料封装的相变储能材料及其制备方法。
背景技术
相变储热材料(Phase change materials，PCMs)是指在升温过程中发生相变的同时，从环境中吸收(或放出)大量的热(冷)量的一类物质，能一定程度上解决能量利用在时间和空间上不匹配的矛盾。通常，相变材料具有储热量大，相变过程近似恒温等特点，利用相变材料的相变潜热进行能量的贮存和释放近年来引起了许多能源环境学家的重视。相变储热材料主要包括无机类(无机水合盐、熔融盐等)相变材料、有机类(石蜡类、酯酸类等)相变材料以及复合类相变材料。
无机水合盐普遍存在的主要问题是过冷和相分层。相变过程中，当物质冷却到凝固点时并不结晶，而需冷却到凝固点以下才开始结晶的现象称为“过冷”。过冷是由结晶水合盐较差的成核性能所引起的，解决的办法是添加成核剂或采用所谓“冷指”法，即保持部分固态相变材料不融化，使之成为成核剂。相分层是当结晶水合盐加热到熔点以上温度时，产生的盐不能完全溶解于水中而沉淀于容器底部的现象。相分层会使结晶水合盐在加热-冷却过程中发生相分离，蓄热性能随之下降。解决的办法一般有：加增稠剂；加晶体结构改变剂；盛装相变材料的容器采用薄层结构；在冷却过程中摇晃或搅动。
但是，添加成核剂单一和增加增稠剂，无法从根本上解决过冷和相分层问题，随着使用时间的增长，仍然会出现过冷和相分离。
也有微胶囊化相变材料以解决过冷和相分离的工艺，微胶囊技术是一种利用成膜材料将固体或液体包覆使其形成微小粒子的技术。微胶囊相变材料是利用微胶囊技术，用有机化合物或高分子化合物将特定相变温度范围的相变材料用物理或化学方法封装起来，形成直径在1～300μm之间的颗粒。微胶囊技术中最常用的有界面聚合法、原位聚合法、复凝聚法和喷雾干燥法。微胶囊技术由于表面积大、换热效率较高且形状固定，可以用于不同的场合，但是其所采用的相变芯材和壁材主要局限为某些有机材料，这就会导致其导热、耐热、耐火性能不佳，而且制备工艺复杂，成品成本高。
CN106701033A公开了一种多孔介质复合相变材料的制备方法，包括真空处理、制备有机前驱液、制备封装物乳化液、复合封装物乳化液与多孔支撑材料、和干燥固化等步骤。该方法工艺复杂，封装要求较高的真空度，因此对设备要求高，能耗高，成品的生产成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种能耗低、制备工艺简单、适用性广的多孔材料封装的相变储能材料。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种用多孔材料封装的相变储能材料，其特征在于，该相变储能材料至少包含多孔相变复合材料1和容器2。
进一步的，所述的多孔相变复合材料1由多孔材料浸渍相变材料制得。
进一步的，所述的多孔材料为开孔多孔材料。
进一步的，所述的多孔材料为海绵或泡沫塑料或气凝胶或多孔金属材料或多孔陶瓷材料或火山石或珊瑚或凹凸棒中的一种或多种。
进一步的，所述的多孔材料为海绵或气凝胶或火山石。
进一步的，所述的容器2为硬质中空容器或塑料袋或胶涂层。
进一步的，所述的相变材料为固-液相变材料，其相变温度≤150℃。
本发明还提供一种用多孔材料封装的相变储能材料的制备方法。
一种用多孔材料封装的相变储能材料由以下方法制备：
制备液态相变材料：相变材料混匀、熔融；
浸渍：多孔材料浸渍液态相变材料；
封装：浸渍液态相变材料后的多孔材料装入容器，容器封口；
或浸渍液态相变材料后的多孔材料表面刷胶或包裹薄膜。
本发明提供的用多孔材料封装的相变储能材料以多孔材料浸渍熔融的固-液相变材料，利用比表面积大的微孔结构为支撑材料，在微孔的毛细作用力下，将液态的无机物或有机物相变材料吸入微孔内，形成定形的相变储热材料。多孔材料载体基质起支撑作用和保持相变材料的不流动性及可加工性。
浸渍完相变储能材料的多孔材料孔根据需要可装入中空的容器，然后封闭使用；或装入分装袋中封装后组合或单独使用；也可以在其表面刷若干层胶封装；还可以用塑料薄膜包覆封装。封装材料或容器广泛，封装后具有可加工性。
与现有技术相比，本发明提供的用多孔材料封装的相变储能材料的优点：
(1)可以根据需要加工成型。
(2)相变温度恒定，具有良好的热稳定性及化学稳定性。
(3)无过冷现象，无相分离现象。
(4)吸附性能优异；复合工艺简单。
(5)使用方便，装置简单。
附图说明
图1是本发明提供的圆柱状多孔材料封装的相变储能材料结构示意图。
图2是本发明提供的长方体状多孔材料封装的相变储能材料结构示意图。
图中，1为多孔相变复合材料，2为容器，3为封口。
具体实施方式
参考图1和图2所示，一种用多孔材料封装的相变储能材料，其特征在于，该相变储能材料至少包含多孔相变复合材料1和容器2。
进一步的，所述的多孔相变复合材料1由多孔材料浸渍相变材料制得。
进一步的，所述的多孔材料为开孔多孔材料。
进一步的，所述的多孔材料为海绵或泡沫塑料或气凝胶或多孔金属材料或多孔陶瓷材料或火山石或珊瑚或凹凸棒中的一种或多种。
进一步的，所述的多孔材料为海绵或气凝胶或火山石。
进一步的，所述的容器2为硬质中空容器或塑料袋或胶涂层。
进一步的，所述的相变材料为固-液相变材料，其相变温度≤150℃。
本发明还提供一种用多孔材料封装的相变储能材料的制备方法。
一种用多孔材料封装的相变储能材料由以下方法制备：
制备液态相变材料：相变材料混匀、熔融；
浸渍：多孔材料浸渍液态相变材料；
封装：浸渍液态相变材料后的多孔材料装入容器，容器封口；
或浸渍液态相变材料后的多孔材料表面刷胶或包裹薄膜。
以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
参考图1和图2所示，一种用多孔材料封装的相变储能材料，包含多孔相变复合材料1和容器2。
多孔相变复合材料1由多孔材料浸渍相变材料制得。多孔材料为开孔的火山石，容器2为一端封口的钢管，多孔相变复合材料1填充进钢管后，有封口3封装。
相变材料为熔融的固-液相变材料，其由62％的Mg(NO3)2·2H2O和38％AlCl3组成，其相变温度150℃。
实施例2
参考图1和图2所示，一种用多孔材料封装的相变储能材料，包含多孔相变复合材料1和容器2。
多孔相变复合材料1由多孔材料浸渍相变材料制得。多孔材料为开孔的多孔陶瓷。容器2为一端封口的方铝合金管，多孔相变复合材料1填充进铝合金管后，由封口3封装。
相变材料为熔融的固-液相变材料，其由35％的MgCl2·6H2O和65％CaCl3组成，其相变温度100℃。
实施例3
参考图1和图2所示，一种用多孔材料封装的相变储能材料，包含多孔相变复合材料1和容器2。
多孔相变复合材料1由多孔材料浸渍相变材料制得。多孔材料为开孔的海绵。容器2为胶涂层。
相变材料为熔融的固-液相变材料，其由25％的LiNO3·6H2O、65％的NH4NO3和10％的Na NO3组成，其相变温度80℃。
实施例4
参考图1和图2所示，一种用多孔材料封装的相变储能材料，包含多孔相变复合材料1和容器2。
多孔相变复合材料1由多孔材料浸渍相变材料制得。多孔材料为气凝胶和开孔的火山石。容器2为塑料袋。
相变材料为熔融的固-液相变材料，其由58.7％的Mg(NO3)2·6H2O和41.3％的MgCl2·6H2O组成，其相变温度59℃。
实施例5
参考图1和图2所示，一种用多孔材料封装的相变储能材料，包含多孔相变复合材料1和容器2。
多孔相变复合材料1由多孔材料浸渍相变材料制得。多孔材料为开孔的海绵和多孔金属材料。容器2为缠绕的塑料薄膜。
相变材料为熔融的固-液相变材料，其由12.82％的SrCl2·6H2O、19.23％的CaCl2·6H2O、6.41％的NaAc·3H2O、6.41％的KAl(SO4)2·12H2O、25.64％的Ba(OH)2·8H2O、12.82％的MgCl2·6H2O和16.67％的Na2CO3·10H2O组成，其相变温度35℃。
实施例6
参考图1和图2所示，一种用多孔材料封装的相变储能材料，包含多孔相变复合材料1和容器2。
多孔相变复合材料1由多孔材料浸渍相变材料制得。多孔材料为开孔的多孔凹凸棒。容器2为塑料袋。
相变材料为熔融的固-液相变材料，其由45％的CaCl2·6H2O和55％的CaBr2·6H2O组成，其相变温度15℃。
实施例7
实施例2多孔材料封装的相变储能材料的制备方法：
制备液态相变材料：35％的MgCl2·6H2O和65％CaCl3混匀、熔融；
浸渍：多孔陶瓷浸渍液态相变材料；
封装：浸渍液态相变材料后的多孔陶瓷装入方铝合金管，容器封口。
实施例8
实施例3多孔材料封装的相变储能材料的制备方法：
制备液态相变材料：25％的LiNO3·6H2O、65％的NH4NO3和10％的Na NO3混匀、熔融；
浸渍：开孔的海绵浸渍液态相变材料；
封装：浸渍液态相变材料后的开孔的海绵表面刷胶或包裹薄膜。
实施例9
实施例5多孔材料封装的相变储能材料的制备方法：
制备液态相变材料：12.82％的SrCl2·6H2O、19.23％的CaCl2·6H2O、6.41％的NaAc·3H2O、6.41％的KAl(SO4)2·12H2O、25.64％的Ba(OH)2·8H2O、12.82％的MgCl2·6H2O和16.67％的Na2CO3·10H2O混匀、熔融；
浸渍：开孔的海绵和多孔金属材料一同浸渍液态相变材料；
封装：浸渍液态相变材料后的开孔的海绵和多孔金属材料缠绕薄膜。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和步骤，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种用多孔材料封装的相变储能材料，其特征在于，该相变储能材料至少包含多孔相变复合材料(1)和容器(2)。
2.根据权利要求1所述的一种用多孔材料封装的相变储能材料，其特征在于：所述的多孔相变复合材料(1)由多孔材料浸渍相变材料制得。
3.根据权利要求2所述的一种用多孔材料封装的相变储能材料，其特征在于：所述的多孔材料为开孔多孔材料。
4.根据权利要求2所述的一种用多孔材料封装的相变储能材料，其特征在于：所述的多孔材料为海绵或泡沫塑料或气凝胶或多孔金属材料或多孔陶瓷材料或火山石或珊瑚或凹凸棒中的一种或多种。
5.根据权利要求2所述的一种用多孔材料封装的相变储能材料，其特征在于：所述的多孔材料为海绵或气凝胶或火山石。
6.根据权利要求1所述的一种用多孔材料封装的相变储能材料，其特征在于：所述的容器(2)为硬质中空容器或塑料袋或胶涂层。
7.根据权利要求1所述的一种用多孔材料封装的相变储能材料，其特征在于：所述的相变材料为固-液相变材料，其相变温度≤150℃。
8.根据权利要求1～7任意一项所述的一种用多孔材料封装的相变储能材料，其特征在于：其由以下方法制备：
制备液态相变材料：相变材料混匀、熔融；
浸渍：多孔材料浸渍液态相变材料；
封装：浸渍液态相变材料后的多孔材料装入容器，容器封口；
或浸渍液态相变材料后的多空材料表面刷胶或包裹薄膜。
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