[發(fā)明專利]具有高熱導率的低熔點相變儲能合金、制備工藝及應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2016-08-26
• 公開（公告）號: CN106282734B
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金明江;應(yīng)仁龍
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州龍燦液態(tài)金屬科技有限公司
• 主分類號: C22C30/02
• 分類號: C22C30/02;C22C30/04;C22C1/02;C09K5/06
• 代理公司: 杭州凱知專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33267
• 代理人: 邵志

本發(fā)明公開了一種具有高熱導率的低熔點相變儲能合金，由以下重量百分比的組份組成：錫Sn 13.5%~15.0%；銦In 7.5%~9.5%；鉛Pb 23.7%~25.8%；鎘Cd 7.8%~9.5%；鉍Bi 40.0%~45.0%；銅Cu 0.2%~0.8%。本發(fā)明熔化溫度在53到75度之間，符合當前很多民用快冷或保溫容器的儲能和加熱需求；該相變合金的凝固和熔化相變過程中的潛熱可以隨著環(huán)境溫度變化吸收或釋放能量；本發(fā)明合金的液相熱導率遠高于傳統(tǒng)的相變材料。本發(fā)明的合金可作為相變儲能杯等產(chǎn)品的相變材料推廣使用。銅粉作為低熔點相變儲能合金的形核劑，促進合金的凝固，使得凝固與熔化相變熱滯在較小的范圍，有利于相變溫度的精確控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有高熱導率的低熔點相變儲能合金、制備工藝及應(yīng)用。屬于容器相關(guān)的相變儲能材料領(lǐng)域，尤其是一種兼具高儲能密度和高熱傳導率的相變合金材料。

背景技術(shù)

新能源開發(fā)與節(jié)能環(huán)保是當今社會發(fā)展的重要議題，開發(fā)和利用環(huán)保的新能源技術(shù)是科學研究的重要關(guān)注方向。相變儲能材料是環(huán)保新能源技術(shù)的研究熱點之一，在一定的條件下，可以解決能量供求在時間和空間上不匹配矛盾，從而提高能源利用率。從原理上講，相變儲能材料可以在其物相變化過程中，從環(huán)境中吸收熱(冷)量或向環(huán)境中放出熱量，從而達到能量儲存和釋放及調(diào)節(jié)能量需求和供給失配的目的。

目前市場上主要使用的相變儲能材料包括無機水合鹽相變材料和有機儲能材料。通過不同的配方調(diào)節(jié)其相變溫度，可以應(yīng)對不同的吸熱/供熱需求。但是，這兩類傳統(tǒng)的相變儲能材料都有兩個明顯的缺點：1)熱傳導率過低。無機水合鹽的熱導率一般都低于1W/mK，而有機相變材料的熱導率更是不高于0.3W/mK。過低的熱導率將會顯著的影響該相變儲能材料的使用效率，對結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了更高的要求；2)單位體積能量密度過低。由于無機水合鹽和有機相變材料的密度都比較低，單位體積的分子數(shù)量不高。單位體積的相變潛熱值一般不超過200J/cm3，對于某些對于體積要求較高的場合，這些傳統(tǒng)相變儲能材料的使用受到較多的限制。

利用低熔點合金作為相變儲能材料是最近的一個重要的研究方向，尤其是在IT制冷領(lǐng)域和一些尖端的工程器件方面。使用低熔點合金作為相變儲能材料的優(yōu)勢在于其相對極高的高熱導率和高單位體積相變潛熱。下表是兩種傳統(tǒng)相變材料和低熔點金屬作為儲能材料的性能參數(shù)對比。

在民用產(chǎn)品領(lǐng)域，相變儲能材料在水杯方面的設(shè)計和應(yīng)用已經(jīng)展開，市場上已經(jīng)有多款該類產(chǎn)品的推廣，比如55度杯。依米康等公司提出了使用鎵基液態(tài)金屬作為相變儲能材料。但是他們并沒有提出具體的配方，而且鎵基液態(tài)合金本身價格較高，且在也液態(tài)下對幾乎所有的金屬都存在腐蝕作用，帶來一定的安全隱患。開發(fā)符合相變儲能水杯需求的具有合適相變溫度、高儲能密度和熱導率，且價格低廉、安全環(huán)保的低熔點相變儲能合金顯得十分必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對上述存在的問題，提供一種具有高熱導率的低熔點相變儲能合金、制備工藝及應(yīng)用。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：具有高熱導率的低熔點相變儲能合金，它由以下重量百分比的組份組成：

錫Sn 13.5％～15.0％；

銦In 7.5％～9.5％；

鉛Pb 23.7％～25.8％；

鎘Cd 7.8％～9.5％；

鉍Bi 40.0％～45.0％；

銅Cu 0.2％～0.8％。