專利名稱：一種低溫相變蓄熱材料及其制備方法
技術領域：
本 發明涉及一種用于低溫相變的蓄熱材料及其制備方法，屬于蓄熱材料技術領域。
背景技術：
應用蓄熱技術不僅可以調節能量供需矛盾，實現電力供應的“移峰填谷”，平衡能量系統，還可以充分利用工業余熱、廢熱，提高能量利用率，降低生產成本。蓄熱可以解決熱能供需之間在時間和空間上的不匹配所帶來的能源浪費問題。目前，蓄熱技術主要有顯熱蓄熱、相變蓄熱和可逆化學反應蓄熱三種方式；與其余兩種蓄熱方式相比，相變蓄熱具有蓄熱密度大、蓄熱體積小、放熱溫度穩定等優點，因此相變蓄熱受到了人們的廣泛重視，相變蓄熱技術已普遍應用于太陽能利用、工業廢熱利用、節能、環保、空調、供熱等領域。無機水合鹽作為常用的低溫相變蓄熱材料，具有蓄熱密度大、導熱性能好(與有機相變蓄熱材料相比)、無毒性、無腐蝕性，且大多是化工副產品、價廉易得等優點，但也存在易產生過冷和相分離等問題，經過一定次數的循環使用后，其蓄熱能力明顯減小，大大縮短了其使用壽命，直接影響了無機水合鹽作為相變蓄熱材料的廣泛應用。中國專利文獻CN1357593A公開了《一種新型相變貯熱材料》，該低溫相變蓄熱材料由主料醋酸鈉、磷酸鈉、碳酸鈉和活性白土組成，醋酸鈉的重量百分比為85-90%、磷酸鈉的重量百分比為3-5%、碳酸鈉的重量百分比為3-5%，余量為活性白土，其制備工藝為先將上述材料按比例配制、磨細、拌勻，熔融后灌入容器中應用。中國專利文獻CN1944567A公布了《一種相變蓄熱材料及其制備方法》，該相變蓄熱材料由主料乙酸鈉，添加劑硼砂和聚丙烯酰胺組成，硼砂重量百分比為1_3%，聚丙烯酰胺重量百分比為0. 5-2%，其制備工藝為先將上述各組分研磨混合均勻，加熱熔融后灌入容器中進行使用。上述蓄熱材料添加劑較多，成本高、制備過程復雜，且過冷度高于4°C。

發明內容
本發明針對無機水合鹽作為低溫相變蓄熱材料時所存在的不足，提出一種性能穩定、過冷度小的低溫相變蓄熱材料，同時提供一種該蓄熱材料的制備方法，該方法成本低廉，簡單方便。本發明的低溫相變蓄熱材料，由三水合醋酸鈉(GEriCOOftto-Sff1O )、十水焦磷酸鈉(Na^pp7 IOH7O)、無水碳酸鈉(NaiCOs )和聚丙烯酰胺([CH1CH(CONN7)I )組成，四種組分的重量百分比為90%-92%、3%-5%、2%_3%和1%_2%。上述低溫相變蓄熱材料以三水合醋酸鈉為主料，以十水焦磷酸鈉、無水碳酸鈉和聚丙烯酰胺為添加劑，十水焦磷酸鈉、無水碳酸鈉主要起促進三水合醋酸鈉脫水、提高蓄熱能力、消除其過冷度的作用；聚丙烯酰胺是一種良好的增稠劑，對抑制三水合醋酸鈉在相變過程中的相分離現象具有良好的效果，該材料的組分及其重量配比是經過反復實驗得到的，與現有蓄熱材料相比具有以下突出特點
I.相變蓄熱材料中的添加劑添加比例低，配方簡單，用料皆為工業純原料，成本低廉、易得。2 過冷度低，低于2°C。3.聚丙烯酰胺作為一種良好的增稠劑，防止相分離效果好，通過近500次的試驗證明，幾乎無相分離現象。上述低溫相變蓄熱材料的制備方法，是
按重量百分比分別為90%-92%、3%-5%、2%-3%和1%_2%的比例取三水合醋酸鈉、十水焦磷酸鈉、無水碳酸鈉和聚丙烯酰胺，將四種組分均研磨至30目-50目，混合均勻，將混合物在74°C _79°C水浴中加熱，使各組分完全熔化，成為膠狀液體，將膠狀液體攪拌均勻后注入到容器中，注入的體積量為容器容積的88%-90%，容器中留存10%-12%的空隙，待膠狀液體冷卻至室溫后密封容器。使用時，容器與蓄熱材料一起直接使用，不需要打開容器。本發明的低溫相變蓄熱材料添加劑種類少，經反復實驗證明該材料的穩定性高，相變潛熱大(約為240kJ/kg)，結晶溫度適中(57 49°C )，過冷度不超過2 °C，該相變蓄熱材料熔化時呈膠狀液體，避免了相分離現象，制備過程簡單、易封裝，生產便利。
具體實施例方式實施例I
按重量百分比分別為90%、5%、3%和2%的比例稱取三水合醋酸鈉、十水焦磷酸鈉、無水碳酸鈉和聚丙烯酰胺，將四種組分均研磨至50目，并混合均勻，然后在74-75°C水浴中加熱，使各組分完全熔化，成為膠狀液體，將膠狀液體攪拌均勻后注入到不銹鋼制圓筒狀容器中，注入體積量為容器容積的88%，容器中留存12%的空隙，待膠狀液體冷卻至室溫后密封容器。經試驗本實施例制備的低溫相變蓄熱材料潛熱為238kJ/kg，結晶溫度為55°C，過冷度為1.2°C。實施例2
按重量百分比分別為91%、5%、3%和1%的比例稱取三水合醋酸鈉、十水焦磷酸鈉、無水碳酸鈉和聚丙烯酰胺，將四種組分均研磨至40目，并混合均勻，然后在75-76°C水浴中加熱，使各組分完全熔化，成為膠狀液體，將膠狀液體攪拌均勻后注入到不銹鋼制圓筒狀容器中，注入體積量為容器容積的89%，容器中留存11%的空隙，待膠狀液體冷卻至室溫后密封容器。經試驗本實施例制備的低溫相變蓄熱材料潛熱為243kJ/kg，結晶溫度為57°C，過冷度不超過I. (TC。實施例3
按重量百分比分別為92%、4%、3%和1%的比例稱取三水合醋酸鈉、十水焦磷酸鈉、無水碳酸鈉和聚丙烯酰胺，將四種組分均研磨至30目，并混合均勻，然后在77-79°C水浴中加熱，使各組分完全熔化，成為膠狀液體，將膠狀液體攪拌均勻后注入到不銹鋼制圓筒狀容器中，注入體積量為容器容積的90%，容器中留存10%的空隙，待膠狀液體冷卻至室溫后密封容器。經試驗本實施例制備的低溫相變蓄熱材料潛熱為240kJ/kg，結晶溫度為56°C，過冷度為1.8°C。實施例4
按重量百分比分別為92%、3%、3%和2%的比例稱取三水合醋酸鈉、十水焦磷酸鈉、無水碳酸鈉和聚丙烯酰胺，將四種組分均研磨至40目，并混合均勻，然后在76-77°C水浴中加熱，使各組分完全熔化，成為膠狀液體，將膠狀液體攪拌均勻后注入到不銹鋼制圓筒狀容器中，注入體積量為容器容積的90%，容器中留存10%的空隙，待膠狀液體冷卻至室溫后密封容器。經試驗本實施例制備的低溫相變蓄熱材料潛熱為246kJ/kg，結晶溫度為54°C，過冷度為1.6°C。 實施例5
按重量百分比分別為92%、4. 5%、2%和I. 5%的比例稱取三水合醋酸鈉、十水焦磷酸鈉、無水碳酸鈉和聚丙烯酰胺，將四種組分均研磨至30目，并混合均勻，然后在77-79°C水浴中加熱，使各組分完全熔化，成為膠狀液體，將膠狀液體攪拌均勻后注入到不銹鋼制圓筒狀容器中，注入體積量為容器容積的88%，容器中留存12%的空隙，待膠狀液體冷卻至室溫后密封容器。經試驗本實施例制備的低溫相變蓄熱材料潛熱為244kJ/kg，結晶溫度為53°C，過冷度為1.2°C。實施例6
按重量百分比分別為91. 5%、4. 8%、2. 5%和I. 2%的比例稱取三水合醋酸鈉、十水焦磷酸鈉、無水碳酸鈉和聚丙烯酰胺，將四種組分均研磨至30目，并混合均勻，然后在77-79°C水浴中加熱，使各組分完全熔化，成為膠狀液體，將膠狀液體攪拌均勻后注入到不銹鋼制圓筒狀容器中，注入體積量為容器容積的90%，容器中留存10%的空隙，待膠狀液體冷卻至室溫后密封容器。經試驗本實施例制備的低溫相變蓄熱材料潛熱為242kJ/kg，結晶溫度為52°C，過冷度為1.4°C。
權利要求
1.ー種低溫相變蓄熱材料，其特征是由三水合醋酸鈉、十水焦磷酸鈉、無水碳酸鈉和聚丙烯酰胺組成，四種組分的重量百分比分別為90%-92%、3%-5%、2%-3%和1%_2%。
2.—種權利要求I所述低溫相變蓄熱材料的制備方法，其特征是 按重量百分比分別為90%-92%、3%-5%、2%-3%和1%_2%的比例取三水合醋酸鈉、十水焦磷酸鈉、無水碳酸鈉和聚丙烯酰胺，將四種組分均研磨至30目-50目，混合均勻，將混合物在74°C _79°C水浴中加熱，使各組分完全熔化，成為膠狀液體，將膠狀液體攪拌均勻后注入到容器中，注入的體積量為容器容積的88%-90%，容器中留存10%-12%的空隙，待膠狀液體冷卻至室溫后密封容器。
全文摘要
本發明提供了一種低溫相變蓄熱材料及其制備方法，該低溫相變蓄熱材料由三水合醋酸鈉、十水焦磷酸鈉、無水碳酸鈉和聚丙烯酰胺組成，四種組分的重量百分比為90%-92%、3%-5%、2%-3%和1%-2%其制備方法是將四種組分均研磨至30目-50目，混合均勻，將混合物在74℃-79℃水浴中加熱，使各組分完全熔化，成為膠狀液體，將膠狀液體攪拌均勻后注入到容器中，注入的體積量為容器容積的88%-90%，待膠狀液體冷卻至室溫后。本發明中添加劑的添加比例低，材料的穩定性高，相變潛熱大，結晶溫度適中，過冷度不超過2℃，該相變蓄熱材料熔化時呈膠狀液體，避免了相分離現象，制備過程簡單、易封裝，生產便利。
文檔編號C09K5/06GK102757768SQ20121025861
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月25日 優先權日2012年7月25日
發明者張兆海, 陳文兵 申請人:路生吉