[發(fā)明專利]一種低溫六水氯化鈣蓄熱材料及制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410124687.X
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103923613A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王宏麗;李凱;鄒志榮
• 申請（專利權(quán)）人: 西北農(nóng)林科技大學(xué)
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 李鄭建

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種相變蓄熱材料，特別涉及一種過冷度小于2℃無相分離的六水氯化鈣蓄熱材料及制備方法。

背景技術(shù)

經(jīng)過30年的發(fā)展，節(jié)能型日光溫室的規(guī)模和技術(shù)顯著提高，該型溫室在農(nóng)業(yè)中占的比重越來越高，成為北方農(nóng)民致富增收的重要農(nóng)業(yè)建筑物。日光溫室是具有中國特色的蔬菜栽培設(shè)施，能充分利用太陽能，在北方地區(qū)一般不加溫就可以進行蔬菜越冬生產(chǎn)。但北方寒冷地區(qū)，由于冬季的最低氣溫會達(dá)到零下10℃，甚至更低，導(dǎo)致溫室內(nèi)溫度降至5℃以下，無法滿足溫室栽培作物的適宜生長溫度（15～30℃）。傳統(tǒng)的方法是在日光溫室內(nèi)安裝并運行加溫設(shè)備，導(dǎo)致溫室的生產(chǎn)成本大大提高，降低溫室生產(chǎn)利潤和效益。

將相變材料應(yīng)用于日光溫室，在白天溫室內(nèi)溫度較高時，相變材料將溫室內(nèi)多余的熱量儲存起來；在夜晚溫室內(nèi)氣溫降低時，相變材料將白天儲存的熱量釋放回溫室，能有效提高溫室夜間溫度，在不加熱情況下，滿足溫室內(nèi)作物生長的溫度環(huán)境。

六水氯化鈣是一種典型的無機低溫相變蓄熱材料，其相變溫度為29.92℃，熔解熱為190J/g，具有制備簡單方便，價格低廉等優(yōu)點。由于六水氯化鈣有較高的潛熱值，相變溫度又在適合植物生長溫度15～30℃之間。若將其應(yīng)用于溫室，不但可以減少溫室運行費用，又可以充分利用太陽能，提高生產(chǎn)效益。但六水氯化鈣同其它無機水合鹽一樣，具有嚴(yán)重的過冷現(xiàn)象（過冷度為20℃）及相分離現(xiàn)象，純六水氯化鈣在降溫時熱量無法充分釋放出來，所以要將其應(yīng)用于溫室實際生產(chǎn)中，必須解決其過冷和相分離問題。因此，研究消除六水氯化鈣過冷度和相分離現(xiàn)象的成核劑和增稠劑的配方與配比，制備性能良好的六水氯化鈣蓄熱材料是申請人研究的課題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種低溫六水氯化鈣蓄熱材料及制備方法，通過降溫結(jié)晶制備純凈六水氯化鈣晶體，并向純凈六水氯化鈣晶體中添加不同種類和比例的成核劑及增稠劑，得到過冷度小于2℃無相分離性能穩(wěn)定的低溫六水氯化鈣蓄熱材料。

為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用以下技術(shù)解決方案得以實現(xiàn)：

一種低溫六水氯化鈣相變蓄熱材料，其特征在于，制得的該低溫六水氯化鈣相變蓄熱材料由六水氯化鈣和成核劑和增稠劑按質(zhì)量百分比組成，其中，成核劑為硼砂、氧化鋁或九水偏硅酸鈉，增稠劑為羧甲基纖維素鈉（CMC）；

六水氯化鈣的用量為98%，硼砂的用量為1%，羧甲基纖維素鈉（CMC）的用量為1%；或者

六水氯化鈣的用量為95%，氧化鋁的用量為1%，羧甲基纖維素鈉（CMC）的用量為4%；或者

六水氯化鈣的用量為97%，九水偏硅酸鈉的用量為1%，羧甲基纖維素鈉（CMC）的用量為2%。

上述低溫六水氯化鈣蓄熱材料的制備方法，其特征在于，該方法以六水氯化鈣為相變基礎(chǔ)材料，并在其中加入成核劑和增稠劑進行改性，包括以下步驟：

1）將無水氯化鈣緩慢加入到恒溫50℃熱水中，直到無水氯化鈣不再溶解且有沉淀為止，進行過濾，得到純凈氯化鈣飽和溶液；

2）將純凈的氯化鈣飽和溶液置于5℃的恒溫環(huán)境中，使氯化鈣飽和溶液降溫結(jié)晶，得到六水氯化鈣晶體；將六水氯化鈣晶體置于5℃的低溫干燥環(huán)境中進行低溫干燥，得到純凈六水氯化鈣晶體；

3）在純凈六水氯化鈣中加入成核劑和增稠劑，加熱熔解制備出過冷度小于2℃無相分離的低溫六水氯化鈣蓄熱材料。

本發(fā)明制備的低溫六水氯化鈣蓄熱材料具有以下優(yōu)點：

1、相變焓值高（150J/g左右）、相變溫度合適（30℃左右）、循環(huán)使用后性能穩(wěn)定。

2、相變過程可逆，與純凈的六水氯化鈣相比，過冷度小于2℃度，無相分離現(xiàn)象，性能穩(wěn)定。

3、制備簡單方便，原料易得，價格低廉。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的低溫六水氯化鈣蓄熱材料的DSC圖，熔解溫度為30.33℃，相變潛熱值為153.7J/g。

以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。

具體實施方式

本發(fā)明的設(shè)計思路是對已知的六水氯化鈣進行改性，得到相變焓值高、相變溫度合適、循環(huán)使用性能穩(wěn)定、相變過程可逆的低溫六水氯化鈣相變蓄熱材料。

本實施例給出一些具體的低溫六水氯化鈣相變蓄熱材料的配方，該低溫六水氯化鈣相變蓄熱材料由六水氯化鈣和成核劑和增稠劑按質(zhì)量百分比組成，其中，六水氯化鈣為相變基礎(chǔ)材料，成核劑為硼砂、氧化鋁或九水偏硅酸鈉，增稠劑為羧甲基纖維素鈉（CMC）。