[發明專利]相變儲能材料

有效

• 申請號: 201110283068.1
• 申請日: 2011-09-22
• 公開（公告）號: CN102408878A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 秦善;曹春峰;楊軍;楊瑞霄
• 申請（專利權）人: 北京昌日新能源科技有限公司;北京大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及儲能材料技術領域，更具體地說，涉及一種相變儲能材料。

背景技術

相變儲能材料是近年來國內外在能源利用和材料科學方面開發研究的熱點之一。相變儲能又稱為潛熱式儲能，是利用相變潛熱方式在溫度不變的情況下儲能的材料，其原理是利用相變材料發生相態的變化或者結構轉變時由于吸收/釋放能量而進行儲/放熱，特點為：儲熱密度大、儲/放熱過程是在恒溫的條件下進行、儲/放熱速率具有可控性等。在上述儲/放熱過程中，相變材料是實現相變儲熱的介質，其在溫度高于相變點時吸收熱量從而發生相變即融化儲熱過程；當溫度下降、低于相變點時，發生逆向相變即凝固放熱過程。利用相變材料的這種蓄熱、放熱的作用，可以調節周圍環境的溫度，因此，相變儲能材料在建筑供暖、空調等領域有著廣闊的前景。對于建筑供暖而言，相變儲能材料一方面可以緩解能量供求雙方在時間、強度和地點上不匹配的矛盾，起到移峰填谷的作用，降低空調或供暖系統的運行維護費用；另一方面它可以減小建筑物內的溫度波動，提高室內舒適度。此外，相變儲能材料應用于地暖中，還可以把多余的能量儲存下來，等到能量供給間歇期時再使用。

南極石(Antarcticite)是一種天然礦物，1965年發現于南極洲并以此命名。南極石的化學組成為CaCl₂·6H₂O，晶體結構為三方晶系，空間群P321具有穩定的物理化學性質，密度為1.7g/cm³、硬度2～3、玻璃光澤、解理{0001}完全、對X射線可產生衍射等等。值得強調的是，南極石的熔點在29℃左右，在此溫度之上南極石以非晶態的液體形式存在，而低于此溫度則結晶為無色透明的晶體，同時釋放出大量熱量(約170-190kJ/kg)。南極石的這種特性為實際上我們提供了一個很好的天然相變儲能的范例。目前，相變儲能材料研究較多的是六水氯化鈣，這實際上就是南極石的實際應用的具體體現。例如，文獻[李志廣，徐雷，黃紅軍等.相變恒溫材料六水氯化鈣的研究.功能材料，2007，38(增刊)：3162-3163.]研究了一種相變儲能材料，該材料以氫氧化鋇為成核劑和無機相變材料六水氯化鈣相配合，并且利用步冷曲線法測定了添加質量分數分別為1.0％、2.0％和3.0％的氫氧化鋇時六水氯化鈣的相變溫度，測定結果表明3.0％氫氧化鋇添加量時，相變效果較好，相變溫度為28.10℃。文獻[王芳，鄭茂余，李忠建，等，太陽熱泵蓄熱系統蓄熱過程的數值模擬.太陽能學報，2007.128(14)：411-415]中把裝有六水氯化鈣相變材料的封裝容器放入太陽能水箱中蓄熱，并以此建立相變傳熱模型，通過對實驗結果與模擬結果的比較分析，蓄熱水箱進出口溫度，相變材料溫度及水箱蓄、放熱量等參數變化趨勢吻合。

另外，文獻[劉棟，徐云龍.成核劑對六水氯化鈣相變材料儲能性能的影響，太陽能學報，2007，28(7)：732-738]與文獻[徐云龍，劉棟.六水氯化鈣相變材料過冷性質的研究.材料工程，2006，增刊1：218-221]中采用步冷曲線法和TGA-DSC研究了室溫冷卻開放體系和冰水浴冷卻封閉體系兩種工況下硼砂、六水氯化鍶、Ba(OH)₂·8H₂O等成核劑與六水氯化鈣復合體系的儲熱性能，但是上述文獻研究得到的相變儲能材料的過冷度較大。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種相變儲能材料，該相變儲能材料相變潛熱大、過冷度小。

為了解決以上技術問題，本發明提供一種相變儲能材料，包括：

南極石、成核劑、增稠劑和導熱劑，所述成核劑為硫酸鋇和六水氯化鍶。

優選的，所述硫酸鋇與六水氯化鍶的質量比為1∶(1.5～4)。

優選的，所述硫酸鋇與六水氯化鍶的質量比為1∶(2～3)。

優選的，包括1.5wt％～2wt％的成核劑。

優選的，所述增稠劑為羥乙基纖維素和羧甲基纖維素。

優選的，所述增稠劑為羥乙基纖維素與羧甲基纖維素的質量比為(1～2)∶(1～2)。

優選的，包括0.2wt％～0.3wt％的增稠劑。

優選的，包括0.1wt％的導熱劑，所述導熱劑為白石墨。

優選的，還包括5wt％～10wt％的溫度調節劑，所述溫度調節劑為氯化銨和氫氧化鎂。

優選的，所述氯化銨與氫氧化鎂的質量比為4∶1。