[發明專利]相變蓄冷復合物及其制備方法

在審

• 申請號: 202010261330.1
• 申請日: 2020-04-03
• 公開（公告）號: CN111320969A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 張小詩;張建祥;劉學永;李金來
• 申請（專利權）人: 新奧（內蒙古）石墨烯材料有限公司
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司 11274
• 代理人: 申健

本發明涉及一種相變蓄冷復合物及其制備方法。所述相變蓄冷復合物包括十水硫酸鈉、成核劑、增稠劑和溫度調節劑；以所述十水硫酸鈉的質量份數為100份計，所述成核劑、所述增稠劑和所述溫度調節劑的質量份數分別為0.5?5份、0.5?5份和10?20份；其中，所述相變蓄冷復合物還包括碳納米材料，以所述十水硫酸鈉的質量份數為100份計，所述碳納米材料的質量份數為1?5份。本發明通過對相變蓄冷復合材料進行配方設計優化，使復合材料具有安全無毒、生產成本低、過冷度小、蓄冷密度大、材料穩定性好的特點，并能夠應用于空調的相變蓄冷系統等需要4～8℃的使用場景中。

技術領域

本發明屬于相變蓄冷材料領域，具體地，涉及一種相變蓄冷復合物及其制備方法。

背景技術

隨著經濟的發展和人民生活水平的提高，我國電力供應日益緊張，夏季城市電網供需矛盾尤為突出。蓄冷技術作為電力負荷管理策略的一項重要技術手段應用于空調系統，可以起到移峰平谷，平衡電力負荷的作用。目前常用的蓄冷介質包括水、冰、共晶鹽和氣體水合物。對于水蓄冷系統，占用空間體積龐大；冰蓄冷系統由于蒸發溫度下降，制冰效率也隨之降低；氣體水合物由于存在制冷劑蒸汽夾帶水分，水合物膨脹堵塞等問題，距離工程實用還有一定的距離。共晶鹽具有相變溫度高，蓄冷密度大等優點，在工程應用中發揮著極其大的節能效益，能夠實現能源利用和環境保護的雙重目的。

在共晶鹽蓄冷材料中，Na₂SO₄·10H₂O來源廣泛，價格低廉，且目前在建筑節能、太陽能蓄熱領域已有廣泛應用。據文獻報道，目前應用于空調蓄冷的熔點在4-8℃范圍的相變材料，大多數由Na₂SO₄·10H₂O添加其他控制熔點的鹽類組成。盡管對Na₂SO₄·10H₂O相變蓄冷材料的研究很多，但就材料的相分離、相變控溫、穩定性及導熱性等方面仍有不足，仍有提升的必要。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的旨在提供一種相變蓄冷復合物及其制備方法，該相變蓄冷復合物具有安全無毒、生產成本低、過冷度小、蓄冷密度大、材料穩定性好的特點，可應用于空調的相變蓄冷系統等需要4～8℃的使用場景中。

為達到上述目的，一方面，本發明的實施例提供了一種相變蓄冷復合物，其包括十水硫酸鈉、成核劑、增稠劑和溫度調節劑；以所述十水硫酸鈉的質量份數為100份計，所述成核劑、所述增稠劑和所述溫度調節劑的質量份數分別為0.5-5份、0.5-5份和10-20份；其中，所述相變蓄冷復合物還包括碳納米材料，以所述十水硫酸鈉的質量份數為100份計，所述碳納米材料的質量份數為1-5份。

所述十水硫酸鈉為基礎相變材料。所述成核劑用于減小相變蓄冷復合物的過冷度，其優選為硼砂。所述增稠劑用于抑制相變蓄冷復合物發生相分離，其優選為羧甲基纖維素鈉。所述溫度調節劑為氯化鉀和氯化銨的混合物，其中氯化鉀和氯化銨的質量比例為1:1～1:10；所述溫度調節劑的添加有利于控制相變蓄冷復合物的相變溫度。

可選地，所述碳納米材料包括石墨烯納米片和/或碳納米管。優選地，所述石墨烯納米片厚度為1-10層、片徑為0.5-10微米；所述碳納米管管徑為2-25納米、管長為3-20微米。

可選地，根據本發明的相變蓄冷復合物還包括磷酸二氫鈉，以所述十水硫酸鈉的質量份數為100份計，所述磷酸二氫鈉的質量份數為0.5-5份。加入磷酸二氫鈉，可調節材料pH值、防止銨組分的分解揮發、提高產品的穩定性；并且相較于常規的硼酸，磷酸二氫鈉作為pH調節劑具有更高的安全性。

可選地，根據本發明的相變蓄冷復合物還包括硫酸銨，以所述十水硫酸鈉的質量份數為100份計，所述硫酸銨的質量份數為1-5份。硫酸銨的加入在一定程度上有助于提高材料的相變潛熱。