CN109777365A - 一种液态金属复合相变储能材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液态金属复合相变材料储能材料及其制备方法和应用。所述液态金属复合相变材料储能材料由液态金属与熔融盐以质量比1：(1‑2)复合而成。本发明所制备的液态金属复合相变储热材料具有高导热率、稳定性好、制作简单等特点；且制备工艺简单易操作。所制备的液态金属复合相变储能材料的导热率为13‑25W/(m·℃)，相变潜热值可达208‑279kJ/L，可以广泛运用于易腐食品的贮藏及运输、太阳能储存、化工等多种领域，满足不同的传热蓄热及储能要求。
Description
技术领域
本发明涉及熔融盐及液态金属领域，具体涉及一种液态金属复合相变储能材料及其制备方法和应用。
背景技术
任何物质的熔化或结晶时，都会伴随着热量的变化，充分利用物质融化或结晶时的热量变化，可节约大量能源。然而，在太阳能热发电、核电、蓄热传热、食品的冷藏运输、化工、干燥等领域，对传热蓄热及储能材料的要求各不相同。例如，易腐烂食品的运输、贮藏都需要在低温环境中，但目前食品冷藏运输环节基本都是通过车载压缩机制冷实现的，以燃油为能量来源，不仅仅是运输成本的增加，同时也让环境保护的压力增大；而短途运输中主要以冰水混合物为冷源，基本上只能提供0～10℃的运输环境，无法满足大部分易腐食品的运输保存要求。此外，在太阳能热发电、核电、化工等领域中，通常要求具有中高温的传热蓄热及储能材料。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种液态金属复合相变储能材料及其制备方法和应用。所得复合相变储能材料具有高导热率、相变温度稳定、化学稳定好、适用范围广等特点，且其制备方法简单，能广泛应用于易腐食品的贮藏及运输、太阳能传热与储存、化工等领域，满足不同的传热蓄热及储能要求。
本发明的技术方案如下：
一种液态金属复合相变材料储能材料，由液态金属与熔融盐以质量比1：(1-2)复合而成。
进一步地，所述液态金属选自镓铟、镓锡、镓锌、铋铟二元合金中的一种或多种；或选自镓铟锡、镓铟锌、铟锡锌、铋铟锡、铋铟锌三元合金中的一种或多种；或选自镓铟锡锌和/或铋铟锡锌四元合金；进一步优选为GaInSn10、BiInSn18、KNa22中一种或多种。
进一步地，所述熔融盐选自氯盐、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐等中的一种或多种，优选KNO3、NaNO3、Ca(NO3)2以质量比(5～9):(40～50):(45～51)制得的熔融盐；或者，KCl、NaNO3、MgSO4以质量比(30～35):(15～20):(45～60)制得的熔融盐；或者，NaCl、NaNO3、Na2CO3以质量比(35～45):(10～15):(40～55)制得的熔融盐；或者，NH4Cl、K2SO4、(NH4)2S2O8、(NH4)2SO4以质量比50-55:22-25:12-15:16-20组成的共晶混合物；或者，Ca(NO3)2、KNO3、NaNO3、NaNO2以质量比45-47:40-42:10-12:5-7组成的共晶混合物；或者，MgCl2、ZnCl2以质量比(2.3～3):1组成的共晶混合物。
作为本发明优选的实施方式之一，所述液态金属复合相变材料储能材料由如下重量份的组分制得：液态金属GaInSn10 50-55份，熔融盐50-110份；其中熔融盐为MgCl2、ZnCl2以质量比(2.3～3):1组成的共晶混合物。
作为本发明优选的实施方式之一，所述液态金属复合相变材料储能材料由如下重量份的组分制得：液态金属BiInSn1830-35份，熔融盐30-70份；其中熔融盐为Ca(NO3)2、KNO3、NaNO3、NaNO2以质量比45-47:40-42:10-12:5-7组成的共晶混合物。
作为本发明优选的实施方式之一，所述液态金属复合相变材料储能材料由如下重量份的组分制得：液态金属KNa22 24-25份，熔融盐24-50份；其中熔融盐为NH4Cl、K2SO4、(NH4)2S2O8、(NH4)2SO4以质量比50-55:22-25:12-15:16-20组成的共晶混合物。
本发明还提供一种液态金属复合相变储能材料的制备方法，包括：将呈液态的液态金属与熔融盐混合，搅拌至混匀，即得。
所述搅拌可为机械搅拌或磁力搅拌。搅拌速度为2000～2500r/min。
本发明还提供上述液态金属复合相变储热材料在易腐食品的贮藏及运输、太阳能传热与储存、化工等领域中的应用。
本发明所取得的技术效果如下：
本发明所制备的液态金属复合相变储热材料具有高导热率、稳定性好、制作简单等特点；且制备工艺简单易操作。所制备的液态金属复合相变储能材料的导热率为13-25W/(m·℃)，相变潜热值可达208-279kJ/L，可以广泛运用于易腐食品的贮藏及运输、太阳能储存、化工等多种领域，满足不同的传热蓄热及储能要求。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1一种液态金属复合相变储能材料
准确称量50.00g液态金属(GaInSn10)置于250mL的烧杯中，再加入70.00g熔融盐(MgCl2、ZnCl2以质量比2.5:1组成的共晶混合物)，在2000～2500r/min条件下搅拌，至熔融盐与液态金属两者完全混合。
常温下，静置24h后，看不到任何分层现象。
测试其导热率为13.27W/(m·℃)，相变潜热值可达240kJ/L。
实施例2一种液态金属复合相变储能材料
准确称量30.00g液态金属(BiPbSn18)置于100.0mL的烧杯中，加热至110℃并保持恒温，再加入50.00g熔融盐(Ca(NO3)2、KNO3、NaNO3、NaNO2以质量比45:40:10:5组成的共晶混合物)，在2000～2500r/min条件下搅拌，至熔融盐与液态金属两者完全混合。
常温下，静置24h后，看不到任何分层现象。
测试其导热率为24.46W/(m·℃)，相变潜热值可达208kJ/kg。
实施例3一种液态金属复合相变储能材料
准确称量24.00g液态金属(KNa22)置于100mL的烧杯中，烧杯温度控制在40℃，再加入48.00g熔融盐(NH4Cl、K2SO4、(NH4)2S2O8、(NH4)2SO4以质量比50:22:12:16组成的共晶混合物)，在2000～2500r/min条件下搅拌，至熔融盐与液态金属两者完全混合。
常温下，静置24h后，看不到任何分层现象。
测试得到其导热率19.39W/(m·℃)，相变潜热值可达279kJ/L。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种液态金属复合相变材料储能材料，其特征在于，由液态金属与熔融盐以质量比1：(1-2)复合而成。
2.根据权利要求1所述的液态金属复合相变材料储能材料，其特征在于，所述液态金属选自镓铟、镓锡、镓锌、铋铟二元合金中的一种或多种；
或选自镓铟锡、镓铟锌、铟锡锌、铋铟锡、铋铟锌三元合金中的一种或多种；
或选自镓铟锡锌和/或铋铟锡锌四元合金；
进一步优选为GaInSn10、BiInSn18、KNa22中一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的液态金属复合相变材料储能材料，其特征在于，所述熔融盐选自氯盐、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐中的一种或多种；
优选KNO3、NaNO3、Ca(NO3)2以质量比(5～9):(40～50):(45～51)制得的熔融盐；
或者，优选KCl、NaNO3、MgSO4以质量比(30～35):(15～20):(45～60)制得的熔融盐；
或者，优选NaCl、NaNO3、Na2CO3以质量比(35～45):(10～15):(40～55)制得的熔融盐；
或者，优选NH4Cl、K2SO4、(NH4)2S2O8、(NH4)2SO4以质量比50-55:22-25:12-15:16-20组成的共晶混合物；
或者，优选Ca(NO3)2、KNO3、NaNO3、NaNO2以质量比45-47:40-42:10-12:5-7组成的共晶混合物；
或者，优选MgCl2、ZnCl2以质量比(2.3～3):1组成的共晶混合物。
4.根据权利要求1所述的液态金属复合相变材料储能材料，其特征在于，由如下重量份的组分制得：液态金属GaInSn10 50-55份，熔融盐50-110份；其中熔融盐为MgCl2、ZnCl2以质量比(2.3～3):1组成的共晶混合物。
5.根据权利要求1所述的液态金属复合相变材料储能材料，其特征在于，由如下重量份的组分制得：液态金属BiInSn1830-35份，熔融盐30-70份；其中熔融盐为Ca(NO3)2、KNO3、NaNO3、NaNO2以质量比45-47:40-42:10-12:5-7组成的共晶混合物。
6.根据权利要求1所述的液态金属复合相变材料储能材料，其特征在于，由如下重量份的组分制得：液态金属KNa22 24-25份，熔融盐24-50份；其中熔融盐为NH4Cl、K2SO4、(NH4)2S2O8、(NH4)2SO4以质量比50-55:22-25:12-15:16-20组成的共晶混合物。
7.一种液态金属复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，包括：将呈液态的液态金属与熔融盐混合，搅拌至混匀，即得；
所述搅拌为机械搅拌或磁力搅拌，搅拌速度为2000～2500r/min。
8.权利要求1-6任一所述液态金属复合相变储热材料在易腐食品的贮藏及运输、太阳能传热与储存、化工领域中的应用。
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