[发明专利]一种可用于夜间保温的相变储能材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种相变储能材料及制备方法，尤其涉及一种可用于夜间保温的相变储能材料及制备方法。

背景技术

目前对于太阳能等清洁能源的开发和利用过程中遇到的一个重大难题就是对能量的储存，一种高效的储能材料可以在一定程度上解决这一难题，而且储能材料在供电系统的“移峰填谷”、工业余热废热的回收利用以及民用建筑节能材料等领域具有广泛的应用前景。低温相变材料的相变温度接近室温，在建筑材料、供暖设备以及农业大棚等领域具有广泛的应用前景，目前相变温度位于0~40℃之间的低温相变储能材料种类不多，常见的主要为有机相变材料(石蜡、脂肪酸类有机固液相变材料以及多元醇、高密度聚乙烯等)和无机盐相变材料(Na₂SO₄·10H₂O、CaCl₂·6H₂O等)。Na₂SO₄·10H₂O和CaCl₂·6H₂O是两种研究较多的无机水合盐相变储能材料，熔点分别为32.4℃和29℃左右。

现阶段针对无机水合盐相变储能材料的研究较多，其中Kern（Kern.M, R.A.ALDRICH. Phase change energy storage in a greenhouse solar heating system[Z].Joint ASAE-CSAE Meeting. 1979. Winnipeg.）发现由于CaCl₂·6H₂O的熔点在29℃左右，利用CaCl₂·6H₂O作为相变材料制备的塑料大棚在相变过程中温度会达到33℃；为了使无机盐相变材料能够满足特定使用环境的温度范围、解决相变过程中出现的过冷和相分离现象，一般需要在无机水合盐中添加一定的添加剂。Nishina（Nishina, H. and Takakura, T.Greenhouse heating by means of latent heat storage units[J]. Acta Hort. (ISHS) 1984, 148:751-754.）等人介绍了几种能够应用于温室大棚夜间加热的无机盐相变材料，在芒硝(Na₂SO₄·10H₂O)中添加一定的添加剂可以将熔点降低到20℃左右；而McMullin（McMullin,M.,Ben-Abdallah,N.An investigation of low-temperature phase-change materials for short-term energy storage in greenhouses[J]. Canadian Agriculture Engineering. 1988, 30:65-68.）等人为了降低CaCl₂·6H₂O的相变温度，通过在加入一定量的H₂O而达到了一定的效果—90% CaCl₂·6H₂O和10%H₂O组成的体系相变温度接近25℃。同时也有相关的专利报道，比如公开号为CN102268244A（邓天龙.一种低温无机共晶盐相变材料的制备方法:中国,201110218313.0 [P].2011-12-07）和CN102268245A（邓天龙.一种室温无机相变材料的制备方法:中国,201110232156.9[P].2011-12-07）的专利分别介绍了室温相变储能材料和低温相变储能材料，其相变温度范围分别为15~26℃以及13~26℃。公开号为CN101289610A（曾德文.一种室温相变储能介质及制备方法:中国,200810044751.8[P].2008-10-22）的发明专利介绍了一种能够在高于22℃时融化、低于18℃时凝固的相变储能材料。

现有的室温相变储能材料无法满足以下应用需求：

⑴相变材料熔解温度过高，一般都无法在较低温度（20℃左右）熔解；

⑵相变材料凝固温度范围过窄，无法在不同季节或者不同地域的夜间温度下结晶凝固；

⑶上述专利中报道的相变储能材料的熔解温度和凝固温度很接近，无法达到高温储能低温放热的效果，从而很难得到实际应用；

⑷无机相变储能材料常见的相分离和过冷现象无法得到有效的解决。