[发明专利]一种常温无机纳米相变储能材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑低碳节能技术领域,具体地说是一种常温无机纳米相变储能材料及其制备方法。

背景技术

自然环境中每天产生大量的热量，如：太阳能、动物体散发热、燃烧热、摩擦热、物体运转热等。相变储能材料是在其本身发生相变的过程中，吸收这些热量的物质，并在需要时向环境释放，而达到控制周围环境温度和节能的目的。按其化学组成可以分为：有机相变储能材料、混合相变储能材料和无机相变储能材料。有机相变储能材料具有化学稳定性好、相变温度适中、无相分离等优点，然而,有机相变储能材料导热系数较低,致使其在储能系统的应用中传热性能差,从而降低了系统的效能；混合相变储能材料具有在一定范围内可调的优点，但容易老化，经过几次循环后就失去储能效果；无机相变储能材料具有使用范围广、导热系数大、融解热较大、贮热密度大、相变体积变化小、毒性小、价格便宜等优点，深得人们青睐，因此这类无机储能材料的制备和应用在专利申请方面越来越多，如：《一种无机盐/陶瓷基高温相变储能材料的制备工艺》，申请号200510120619.7；《一种无机相变储能材料》，申请号201210037753；《一种无机盐/陶瓷基高温相变储能材料的制备工艺》，申请号CN200810065301.7；《一种高性能中温无机相变储能材料及其制备方法》，申请号201210557115等等。无机相变储能材料通常存在过冷、非均匀融解和相分离等现象，致使应该储能时不储能，应该释放能时不释放能，系统中出现明显分层，相变焓大大衰减。为了解决上述问题，发明人提出各种方案，如《一种储热介质及其用途》，申请号200610104583.8，提出硝酸镁，氯化镁和水组成共晶的盐水化合物；《一种无机相变储能材料》，申请号201210037753.0，采用在无机盐水合物中加入成核剂和分散剂；《一种无机水合盐相变储能材料的制备方法》，申请号200810065301.7，采用在无机盐水合物中加防过冷剂四硼酸钠，这些方法虽然有一些效果，但也只局限于某些体系，在相变储能材料选择和使用存在一定的局限，本发明发明人研究发现，将无机盐水合物相变储能材料分散到纳米级微粒，包裹成纳米微胶囊，能很好地解决相变储能材料的过冷和相分离问题，发明人根据这一发现和构思开发出一系列纳米无机相变储能材料，本发明就是开发的这种无机相变储能材料之一。

发明内容

本发明的目的在于将无机盐水合物相变储能材料分散到纳米级微粒，并包裹在纳米微胶囊中，克服相变储能材料的过冷和相分离问题，开发出一系列与现有技术不同的无机相变储能材料，满足不同保温，隔热，储能，调温对象对不同无机相变材料性能的要求。

本发明一种常温无机纳米相变储能材料，是由无机纳米胶粉作壁材，以纳米无机盐水合物作芯材，由无机纳米胶粉作壁材包封纳米无机盐水合物芯材加工，而成无机相变纳米储能材料，所指无机纳米胶粉是指由正硅酸乙酯和硝酸锰水解而成的硅胶、二氧化锰粉，正硅酸乙酯和硝酸锰物质量之比为1:1，所指的纳米无机盐水合物是指硫酸钠Na ₂SO ₄·10H ₂O，壁材与芯材重量比为6∶4，产品尺度40-50纳米，相变温度30-35℃，冷却曲线证明无过冷和相分离问题，储热密度200-300J/g，胶囊性质稳定，在PH5-9的溶液中不溶，在进行80次高温淋水循环和25次加热、冷冻循环后质损失小于1%，未发现过冷和相分离。

本发明一种常温无机纳米相变储能材料依次按下列步骤加工而成：

（1）取工业级原料硫酸钠Na ₂SO ₄·10H ₂O，配制成饱和水溶液，过滤除去不溶杂质，得硫酸钠饱和水溶液，然后加入二倍体积的无水乙醇，搅拌得纳米10水硫酸钠Na ₂SO ₄·10H ₂O芯材；

（2）称起正硅酸乙酯和硝酸锰，折合成氧化物，满足SiO₂/MnO₂分子之间的比例为1∶1；

（3）将步骤（2）正硅酸乙酯和硝酸锰加入到将步骤（1），正硅酸乙酯和硝酸锰之和与步骤（1）硫酸钠Na ₂SO ₄·10H ₂O重量之比为6：4混均匀；