[發明專利]一種新型低溫蓄熱體元件

在審

• 申請號: 201610024934.8
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105674781A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 楊錫紅;王彩露;袁高洋
• 申請（專利權）人: 南京凈環熱冶金工程有限公司
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00;C09K5/14
• 代理公司: 南京申云知識產權代理事務所(普通合伙) 32274
• 代理人: 王云

技術領域

本發明屬于熱能儲存領域，尤其涉及一種新型低溫(0～250℃)合金蓄熱體 元件。

背景技術

材料蓄熱的本質在于它可將一定形式的熱量在特定的條件下貯存起來,并 能在特定的條件下加以釋放和利用,因此可以實現能量供應與人們需求一致性 的目的,并達到節能降耗的作用。正是這一本質,決定了蓄熱材料必須具有可逆 性好、貯能密度高、可操作性強的特點。

按蓄熱方式劃分,蓄熱材料一般可分為:

(1)顯熱型：顯熱型的蓄熱材料在儲存和釋放熱能時,材料自身只是發生 溫度的變化,而不發生其他任何變化。這種蓄熱方式的優點是操作簡單,成本低, 但在釋放能量時,其溫度發生連續變化,不能保持恒溫,因此無法達到控溫的目 的,該類材料蓄熱密度較低,盛裝容器體積龐大,應用價值不是很高。

(2)潛熱型：潛熱型是利用蓄熱材料在相變時吸熱或放熱的現象,來進行 熱能儲存和溫度調節控制,這類材料不僅具有容積蓄熱密度大,而且具有設備簡 單、體積小、設計靈活、使用方便且易于管理等優點。它在相變蓄熱過程中,材 料近似恒溫,可以此來控制體系的溫度。

(3)化學反應型：化學反應型蓄熱材料是利用可逆化學反應通過熱能和化 學能的轉換進行蓄熱的。它是一種高能量密度的儲存方式,但它在使用時存在技 術復雜、一次性投資大及整體效率不高等缺點,從而限制了它的發展。

(4)吸附蓄熱型：吸附蓄熱是一種新型蓄熱技術，研究起步較晚，是利用 吸附工質來對吸附/解吸循環過程中伴隨發生的熱效應進行熱量的儲存和轉化。 吸附蓄熱材料由于具有蓄熱密度高、蓄熱過程無熱量損失等優點。并且吸附蓄熱 材料無毒無污染，已成為一個研究熱點，但由于吸附蓄熱材料通常為多孔材料， 傳熱性質性能較差，而且吸附蓄熱較為復雜，這些問題需要進一步研究后，才能 在工業領域大規模應用。

在以上幾類蓄熱材料中,潛熱型最具有發展前途,也是目前應用最多和最重 要的蓄熱方式，是當今蓄熱材料研究和應用的主流。

物質由固態轉變為液態,由液態轉變為氣態,或由固態直接轉變為氣態(升 華)時,則將釋放相變熱,這是潛熱型蓄熱運用的基本原理。潛熱型蓄熱按照相變 的方式一般分為4類:固-固相變、固-液相變、固-氣相變及液-氣相變。由于固- 氣相變和液-氣相變材料相變時體積變化太大,使用時需要很多的復雜裝置,因 此盡管它們有很大的相變潛熱,但在實際應用中很少被采用。固—固相變的潛熱 小,體積變化也小,其最大優點是相變后不生成液相,對容器的要求不高,由于這種 獨特的優點,固—固相變材料越來越受到人們的重視，但目前還處在探索階段。 綜上所述，固-液相變是目前蓄熱材料中研究的重點。

固-液相變材料是指在溫度高于相變點時物相由固相變為液相,吸收熱量, 當溫度下降時物相又由液相變為固相,放出熱量的一類相變材料。按使用溫度范 圍分類,可分為高溫蓄熱材料和低溫蓄熱材料。

低溫(0～250℃之間)相變蓄熱技術主要應用于太陽能儲存，工業余熱回 收，電子器件熱管理以及供暖和空調系統等。低溫相變蓄熱材料主要有無機、有 機兩類。無機相變材料主要包括結晶水合鹽、堿以及金屬或合金。結晶水合鹽類 是中、低溫相變貯能材料中的重要類型,具有較大的熔解熱和固定的熔點。它們 具有使用范圍廣、導熱系數大、熔解熱較大、貯熱密度大、相變體積變化小、一 般呈中性、毒性小及價格便宜等優點。但是,這類材料通常存在著2個問題,一 是過冷現象，促使物質不能及時發生相變,造成結晶點滯后,成核率降低。二是 出現相分離,導致溶解的不均勻性,造成儲能能力逐漸下降。目前，很多研究都在 致力于解決這些問題，并取得了一定的進展。

金屬與合金作為潛熱蓄熱介質具有很多優點。它的相變潛熱大，而導熱系數 是其他相變儲能材料的幾十倍或幾百倍，因此能實現快速的蓄熱、放熱，且相應 的蓄熱設備的體積也小。但是金屬相變材料在相變過程中有液相產生，具有一定 的流動性，因此必須有容器盛裝。容器材料對金屬相變材料來說必須是惰性的， 且容器必須密封，以防止泄漏影響環境，造成對人員的傷害。然而金屬或合金蓄 熱材料通常具有強烈的腐蝕性，或與容器發生反應，使得很難找到合適的容器材 料，這一缺點在很大程度上束縛了金屬在實際中的應用。

發明內容