[發明專利]一種利用石膏制備的無機納米相變儲能材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310387437.0
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103484076A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 李榮明;駱相全
• 申請（專利權）人: 貴州中益能低碳節能科技股份有限公司
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;B01J13/02
• 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

本發明屬于建筑低碳節能技術領域,具體地說是一種利用石膏制備的無機納米相變儲能材料及其制備方法。

背景技術

自然環境中每天產生大量的熱量，如：太陽能、動物體散發熱、燃燒熱、摩擦熱、物體運轉熱等。相變儲能材料是在其本身發生相變的過程中，吸收這些熱量的物質，并在需要時向環境釋放，而達到控制周圍環境溫度和節能的目的。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定性好、相變溫度適中、無相分離等優點，然而,有機相變儲能材料導熱系數較低,致使其在儲能系統的應用中傳熱性能差,從而降低了系統的效能；混合相變儲能材料具有在一定范圍內可調的優點，但容易老化，經過幾次循環后就失去儲能效果；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》，申請號200510120619.7；《一種無機相變儲能材料》，申請號201210037753；《一種無機鹽/陶瓷基高溫相變儲能材料的制備工藝》，申請號CN200810065301.7；《一種高性能中溫無機相變儲能材料及其制備方法》，申請號201210557115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象，致使應該儲能時不儲能，應該釋放能時不釋放能，系統中出現明顯分層，相變焓大大衰減。為了解決上述問題，發明人提出各種方案，如《一種儲熱介質及其用途》，申請號200610104583.8，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》，申請號201210037753.0，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》，申請號200810065301.7，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，本發明發明人研究發現，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，發明人根據這一發現和構思開發出一系列納米無機相變儲能材料，本發明就是開發的這種無機相變儲能材料之一。

發明內容

本發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，開發出一系列與現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。

本發明一種利用石膏制備的無機納米相變儲能材料，是以無機納米膠粉作為壁材，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，所指無機膠粉是由硅酸鈉Na₂O·nSiO₂和石膏反應而成的硅膠，硅酸鈣，所指納米無機水合物是指硅酸鈉與石膏反應生產的10水硫酸鈉，硅酸鈉Na₂O·nSiO₂和石膏CaSO₄·2H₂O摩爾比為1∶1-1.1，產品尺度80納米相變溫度32.4℃，熔化--凝固曲線證明無過冷和相分離問題儲能密度200-500J/g，膠囊性質穩定不溶液酸，未發現過冷和相分離。

本發明一種利用石膏制備的無機納米相變儲能材料的制備方法是依次按下列步驟加工：

（1）稱取模數為2.9-3.1的硅酸鈉Na₂O·3SiO₂，加入到等重量的水攪拌均勻；

（2）稱取二水石膏粉（CaSO4·2H2O），二水石膏粉與硅酸鈉的摩爾比為1-1.1∶1，將二水石膏加入步驟（1），混合均勻，自然反應24小時；

（3）加入二倍體積的無水乙醇，再以600r/min的速度攪拌反應2小時，然后用硫酸調節PH5-6，攪均，靜置1小時，使10水硫酸鈉與硅酸鈣、硅膠結合成微孔蜂窩物質，其中10硫酸鈉浸入到每個蜂窩中，得一種蓬松蜂狀輕體膠囊;

（4）離心分離，固體物風干即為產品。

上述步驟（4）離心脫水分離后的離心液蒸餾回收乙醇。

本發明一種利用石膏制備的無機納米相變儲能材料的應用，其特征是根據本發明提出的參數為建材設計時應用。

本發明主要應用于建筑夾層，建材填充劑或加工成型材作保溫隔熱儲能配用。