[發明專利]一種用于動態冰漿蓄冰儲能的載冷劑

有效

• 申請號: 201510362391.6
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN104927789A
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發明（設計）人: 劉志強;唐藝芳;張靜雅;康威;賈穎嬌
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C09K5/10
• 分類號: C09K5/10
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 薛端石

技術領域

本發明涉及冰漿儲能技術領域，尤其涉及一種用于動態冰漿蓄冰儲能的載冷劑。

背景技術

隨著我國經濟的快速發展，電力需求也在迅速增大，在過去20年內每年均有大中型發電機組投入運營，但是電力供需之間仍存在著很大的缺口，以致每到夏天用電高峰期，不得不拉閘限電。與之同時，電力峰谷差卻日漸拉大，導致發電機組沒有被合理利用。電力需求與晝夜峰谷電力巨差之間存在的矛盾產生根源很多，但在民用領域，占據建筑物能耗40％～60％的空調設備責無旁貸。城市電力電網不僅需要滿足平時正常用電，還需要滿足高溫時，制冷機組的耗電。特別是在夏季，外界溫度越高，冷負荷越大，制冷量越大，必然要消耗更多的電能，從而造成晝夜電力峰谷差越拉越大。目前解決用電峰谷差及最大用電負荷逐年增加問題的途徑有：①增加裝機容量；②實行峰谷分時電價；③蓄冰儲能技術；④采用抽水蓄能電站，為目前常用調峰方式之一；⑤壓縮空氣儲能電站，利用剩余電力驅動壓縮機壓縮空氣，儲存壓力能，在高峰期電力不足時，高壓空氣通過汽輪機發電；⑥燃油或燃氣電廠，燃油或燃氣電廠肩停迅速，可在電力高峰期時迅速開啟，以補足電網電力不足；⑦其他電能儲存方式：如超導電感儲能和蓄電池儲能。

然而在上述解決用電矛盾的途徑中仍然存在以下不足：①增加裝機容量，不僅需要巨大的投資，且未從根本上解決電力需求的矛盾，反而促使晝夜峰谷電力差不斷增大，造成更多的資源浪費；②實行峰谷分時電價，這項措施已逐步展開，也取得了一些成果，但不能從根本解決晝夜峰谷電力差的問題，只是隔靴搔癢；③采用抽水蓄能電站、壓縮空氣儲能電站及燃油或燃氣電廠，這三項技術主要希望在能源供應側解決矛盾，但投資也巨大；④其他電能儲存方式：如超導電感儲能和蓄電池儲能，首先這些技術還不成熟，僅停留在理論和實驗階段，即使成功也很難通過大規模應用來解決矛盾；而蓄冰儲能技術在夜間電力低谷、電價低的時候，機組運行制冷，將蓄冷介質的顯熱或潛熱以冷量的形式存儲起來，然后在白天電力高峰、電價高的時候，停止制冷機組運行，而將儲存的冷量釋放出來，以滿足建筑物空調或生產工藝的冷負荷需要；既有效的利用夜間低廉的低谷電價，同時也節省了高峰時期昂貴的電力，符合節能環保的要求，也降低了用電成本。

蓄冰儲能技術主要以動態冰漿蓄冰的方式進行儲能，由于冰漿生成形式類似于雪花，即自結晶核以三維空間向外生長而成，生成后成為一種游漿狀的液冰，具有液體冰的熱力學物理特性：極好的冷卻性能、高熱容量和流動性，進而可達到極高的制冷效率，故被廣泛使用。冰漿的制備方式主要有過冷水式、刮削式、冷媒噴射式、真空式、下降液膜式等；而其中的冷媒噴射式是將不溶于水、凝固點低的液體或氣體冷卻至零下，然后在容器內與水進行混合，或進行液液、汽液熱交換，以得到水合物(即冰漿)，這種方式的制冰效率也很高；但是卻存在著致命的缺陷：冰漿中含有載冷劑(冷媒)，導致液體存在著腐蝕性，消耗量也大；同時氣體載冷劑比較昂貴，消耗量大，極大地限制了這種技術的發展；且載冷劑不溶于水，在混合傳熱過程中，少量的水摻和在載冷劑中，易造成冰堵，給制冰換熱帶來隱患，進而影響儲能釋放。需要將載冷劑與水徹底分離，但實現的技術難度和成本都很高，經濟性差。另外，目前使用的載冷劑或多或少含有毒性，對人體、環境存在危害。

發明內容

本發明所解決的技術問題在于提供一種用于動態冰漿蓄冰儲能的載冷劑，以解決上述背景技術中的缺點。

本發明所解決的技術問題采用以下技術方案來實現：

一種用于動態冰漿蓄冰儲能的載冷劑，包括抗凍蛋白、鈣離子、海藻糖、檸檬酸及水，各組分質量百分配比為：2～12％抗凍蛋白、0.5～3％鈣離子、0.3～2％海藻糖、0.1～2％檸檬酸，余量為水。

一種用于動態冰漿蓄冰儲能的載冷劑制備方法，具體步驟如下：

1)抗凍蛋白制備

①抗凍蛋白粗品的制備

以經過清潔處理后的黑麥草或大麥葉片作為制備原料，并將制備原料溶于酸性緩沖溶液中，在浴鍋中保持提取溫度45～60℃恒溫搗碎攪拌1h，而后通過透析袋過濾，再將所得濾液離心，取上清液，再通過透析袋內透析后，冷凍干燥24h，得抗凍蛋白粗品；

②抗凍蛋白純化

將獲得的抗凍蛋白粗品溶于酸性洗脫緩沖液中，并采用SePHadex?G-100凝膠色譜進行層析分離；而后通過洗脫緩沖液梯度洗脫進行離子交換，同時檢測波長，收集洗脫峰，最后對收集洗脫峰的濾液分別進行冷凍干燥24h，得抗凍蛋白樣品，且在-15℃～-1℃保存備用；

③鑒定抗凍蛋白的抗凍活性