[發(fā)明專利]一種磷酸鹽無機納米相變儲能材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310387281.6
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103468216A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 李榮明;駱相全
• 申請（專利權）人: 貴州中益能低碳節(jié)能科技股份有限公司
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;C04B22/16
• 代理公司: 貴陽東圣專利商標事務有限公司 52002
• 代理人: 徐逸心;袁慶云

技術領域

本發(fā)明屬于建筑低碳節(jié)能技術領域,具體地說是一種磷酸鹽無機納米相變儲能材料及其制備方法。

背景技術

自然環(huán)境中每天產生大量的熱量，如：太陽能、動物體散發(fā)熱、燃燒熱、摩擦熱、物體運轉熱等。相變儲能材料是在其本身發(fā)生相變的過程中，吸收這些熱量的物質，并在需要時向環(huán)境釋放，而達到控制周圍環(huán)境溫度和節(jié)能的目的。按其化學組成可以分為：有機相變儲能材料、混合相變儲能材料和無機相變儲能材料。有機相變儲能材料具有化學穩(wěn)定性好、相變溫度適中、無相分離等優(yōu)點，然而,有機相變儲能材料導熱系數(shù)較低,致使其在儲能系統(tǒng)的應用中傳熱性能差,從而降低了系統(tǒng)的效能；混合相變儲能材料具有在一定范圍內可調的優(yōu)點，但容易老化，經(jīng)過幾次循環(huán)后就失去儲能效果；無機相變儲能材料具有使用范圍廣、導熱系數(shù)大、融解熱較大、貯熱密度大、相變體積變化小、毒性小、價格便宜等優(yōu)點，深得人們青睞，因此這類無機儲能材料的制備和應用在專利申請方面越來越多，如：《一種無機鹽/陶瓷基高溫相變儲能材料的制備工藝》，申請?zhí)?00510120619.7；《一種無機相變儲能材料》，申請?zhí)?01210037753；《一種無機鹽/陶瓷基高溫相變儲能材料的制備工藝》，申請?zhí)朇N200810065301.7；《一種高性能中溫無機相變儲能材料及其制備方法》，申請?zhí)?01210557115等等。無機相變儲能材料通常存在過冷、非均勻融解和相分離等現(xiàn)象，致使應該儲能時不儲能，應該釋放能時不釋放能，系統(tǒng)中出現(xiàn)明顯分層，相變焓大大衰減。為了解決上述問題，發(fā)明人提出各種方案，如《一種儲熱介質及其用途》，申請?zhí)?00610104583.8，提出硝酸鎂，氯化鎂和水組成共晶的鹽水化合物；《一種無機相變儲能材料》，申請?zhí)?01210037753.0，采用在無機鹽水合物中加入成核劑和分散劑；《一種無機水合鹽相變儲能材料的制備方法》，申請?zhí)?00810065301.7，采用在無機鹽水合物中加防過冷劑四硼酸鈉，這些方法雖然有一些效果，但也只局限于某些體系，在相變儲能材料選擇和使用存在一定的局限，本發(fā)明發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，將無機鹽水合物相變儲能材料分散到納米級微粒，包裹成納米微膠囊，能很好地解決相變儲能材料的過冷和相分離問題，發(fā)明人根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)和構思開發(fā)出一系列納米無機相變儲能材料，本發(fā)明就是開發(fā)的這種無機相變儲能材料之一。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于將無機鹽水合物相變儲能材料分散到納米級微粒，并包裹在納米微膠囊中，克服相變儲能材料的過冷和相分離問題，開發(fā)出一系列與現(xiàn)有技術不同的無機相變儲能材料，滿足不同保溫，隔熱，儲能，調溫對象對不同無機相變材料性能的要求。

本發(fā)明一種磷酸鹽無機納米相變儲能材料是以無機納米膠粉做壁材，以納米無機水合鹽相變材料作芯材，由納米膠粉壁材包裹納米無機鹽水合物相變材料芯材而成無機納米儲能材料，所指無機膠粉是由正硅酸乙酯，鋯酸四丁酯和硝酸錳水解而成的硅膠、氧化鋯、二氧化錳粉，折合成氧化物滿足SiO₂/ZrO₂/MnO₂分子間的比例為2∶0.5∶1，所指的納米無機鹽水合物是磷酸氫二鈉Na₂HPO₄·12H₂O，壁材和芯材的重量比為6∶4，產品尺度80納米，相變溫度34.6℃；冷卻曲線證明無過冷和相分離問題；儲能密度260J/g;膠囊性質穩(wěn)定，在PH5-9溶液中不溶，在進行80次高溫淋水循環(huán)和25次加熱冷凍循環(huán)后質量損失小于1%；未發(fā)現(xiàn)過冷和相分離。

本發(fā)明一種磷酸鹽無機納米相變儲能材料的制備方法，依次按下列步驟加工：

（1）取工業(yè)級原料12水磷酸氫二鈉加水配制成飽和水溶液，過濾除去雜質，濾液加入二倍體積的無水乙醇，攪拌，得納米級相變Na₂HPO₄·12H₂O芯材沉淀；

（2）稱取正硅酸乙酯、鋯酸四丁酯和硝酸錳，折合成氧化物滿足SiO₂/ZrO₂/MnO₂分之間比例為2∶0.5∶1；

（3）將步驟（2）稱取物逐一加入步驟（1），邊加邊攪拌，步驟（2）所得氧化物總重與步驟（1）原料重量比為6∶4；

（4）將步驟（3）的混合體在600-1000r/min轉速進行攪拌1-3小時，使納米壁材硅膠、氧化鋯、二氧化錳將納米芯材Na₂HPO₄·12H₂O進行包裹；

（5）離心脫水，固體干燥為產品。