[發明專利]一種相變蓄熱材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200810033606.X
• 申請日: 2008-02-15
• 公開（公告）號: CN101343530A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發明（設計）人: 章學來;盛青青;王文國;楊鵬程
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司
• 代理人: 朱妙春

技術領域

本發明涉及一種相變蓄熱材料，還涉及其制備方法。

背景技術

蓄熱可解決熱能供需之間在時間和空間上的不匹配所造成的浪費，蓄熱技術已普遍應用于空調、供熱等領域，隨著研究的深入，蓄熱材料也逐漸進入太陽能暖房、生態建筑等新興領域。

由于相變蓄熱材料同時利用物質固有的熱容和物態變化的相變熱來蓄存熱能，因此具有較大的蓄熱密度，同時還具有蓄熱容器體積小、吸熱效率高及放熱溫度恒定等優點，近年來這方面的研究和應用發展迅猛。

目前的相變蓄熱材料研究主要分為兩個方向：有機相變蓄熱材料和無機相變蓄熱材料。有機相變蓄熱材料性能較穩定，幾乎無過冷和相分離問題，但其缺點也十分明顯，即相變潛熱較低，且物質密度較小，由此造成了有機相變蓄熱材料單位體積蓄熱量較小，特別是相對于現在正在發展的高溫水蓄熱技術，有機相變蓄熱材料在單位體積蓄熱量方面優勢已不明顯。無機相變蓄熱材料具有較高的單位體積蓄熱量和良好的導熱性，其缺點為易產生過冷和相分離，如能通過添加劑解決過冷和相分離問題，則無機相變蓄熱材料具有十分明顯的優勢，蓄熱相關產業也能因此得到發展。

目前，國內外相關研究人員在這方面做了一些工作，開發出了一些相變蓄熱材料，有些已投入實際生產和應用，但仍存在很多問題：如開發出的相變蓄熱材料相變溫度不適宜，造成用途過窄；性能不穩定，特別是使用一段時間后出現相分離現象。而且由于材料科學的迅速發展，近幾年出現的新材料對提高相變蓄熱材料的性能又有了飛躍。在這種情況下，開發一種相變溫度適宜、相變潛熱大、過冷度小、長期使用后無相分離現象、添加劑比例小的相變蓄熱材料尤為重要。

發明內容

本發明的目的的第一方面是針對現行相變蓄熱材料的不足，尋找出一種蓄熱性能較好、價格較低、來源廣泛、無毒、無腐蝕無危險的無機相變蓄熱材料。

本發明是這樣實現的：

一種相變蓄熱材料，其特征在于，由以下重量百分比的組分組成：

十二水磷酸氫二鈉??????85～95wt％，

活性氧化鋁????????????2～4wt％，

羧甲基纖維素鈉????????2～4wt％，

水????????????????????0～7wt％。

相變蓄熱材料主料為十二水磷酸氫二鈉、添加劑為活性氧化鋁和羧甲基纖維素鈉。活性氧化鋁主要起防過冷作用，羧甲基纖維素鈉主要起防相分離作用。

本發明的目的的第二方面是提出上述相變蓄熱材料的制備方法。

一個優選的技術方案為：將十二水磷酸氫二鈉、活性氧化鋁、羧甲基纖維素鈉混合均勻，在密閉容器中加熱至41℃以上熔化后灌入容器中進行封裝。

另一個優選的技術方案為：先將十二水磷酸氫二鈉與水混合，在密閉容器中加熱至46℃以上熔化后，再緩慢加入活性氧化鋁，同時攪拌均勻；然后緩慢加入羧甲基纖維素鈉，同時攪拌均勻；最后灌入容器中進行封裝。

本發明的相變蓄熱材料的優點是：經過多次的相變蓄熱循環過程，其相變溫度保持在34～37℃之間，相變性能穩定，相變潛熱大(大于200kJ/kg)，若將顯熱也考慮在內，實際蓄熱量將大大高于200kJ/kg，過冷度不超過2℃。該相變蓄熱材料在熔化狀態下呈凝膠狀液體，不僅可以避免相分離，更不會產生添加劑因密度與主料不同所造成的熔化后易析出分層現象。本發明的相變蓄熱材料的添加劑種類少，只需兩種添加劑就能使相變蓄熱材料達到較優的性能，便于生產管理，并盡量避免了添加劑種類過多，使各物質相互影響，從而降低了相變蓄熱材料的穩定性的問題。本發明的相變蓄熱材料的相變溫度較適宜，接近室溫，因此用途十分廣泛，既可用于空調，也可用于太陽能暖房的供暖。

具體實施方式

為使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施方式，進一步闡述本發明。

一種相變蓄熱材料，由以下重量百分比的組分組成：

十二水磷酸氫二鈉??????85～95wt％，

活性氧化鋁????????????2～4wt％，

羧甲基纖維素鈉????????2～4wt％，

水????????????????????0～7wt％。

上述配方的生產工藝可采用以下兩種方式：(1)將十二水磷酸氫二鈉、活性氧化鋁、羧甲基纖維素鈉研磨混合均勻，在密閉容器中加熱熔化并攪拌均勻后灌入容器中進行封裝；(2)先將結晶十二水磷酸氫二鈉與水混合，在密閉容器中熔化后，再加入氧化鋁，攪拌均勻，然后加入羧甲基纖維素鈉，并攪拌均勻，最后灌入容器中進行封裝。