[发明专利]一种相变储能介质及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以相变形式储存热能的相变材料以及制备方法。

背景技术

相变储能介质是一种在狭窄的温度区域内发生相变而储存或释放热量的物质。其作用机理是，当热源温度高于材料相变点时，相变储能介质从高温热源中吸收大量热量而熔化，把能量储存起来，当温度低于材料相变点时，已熔化的相变储能介质冷凝成固体而释放出大量的热量。其优点是，该材料能在较小的温差下通过相变储存热能，增大了单位体积的储能密度，降低了热量向环境的损耗量；同时，在有用热需求时，又能向温度更低的介质或环境高效稳定地供热。

太阳能集热器所产生的热或其它工业废热以及利用波谷电所产生的热的供给具有时限性，能量供给与使用需求的时间矛盾可通过相变储能来解决。对于供应洗浴用热水，从传热效率来考虑，迫切需要开发相变温度在60－80℃的相变储能材料来储存热量。

一般地，有机相变储能材料成本较高，导热性较差，单位体积的储能密度较低，用于洗浴热水的热量储存成本会比较高、体积偏大。

无机盐水合物储能材料，具有单位体积的储能密度较高、热导性较好、不易燃等优点，是用作大规模储热的优选材料。然而，目前已开发的相变温度点在60－80℃的无机盐水合物相变材料却非常少。据文献(nachr.chem.tech.lab.45(1997):1077)报道，由硝酸锂和六水硝酸镁按一定比例混合可制成相变温度在72℃的相变储能材料，然而，该材料含有12－15％左右的昂贵的硝酸锂，导致材料的成本较高，使用的经济性收到很大的挑战。一水氢氧化钠相变温度为64.3℃，但腐蚀性强、过冷度大且价格较贵。在储热工程应用中，人们希望开发出相变温度点在60－80℃之间、价格低廉、循环稳定性好、腐蚀性低的相变材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种相变温度在60－80℃之间，循环稳定性佳，腐蚀性低，过冷度小、成本低廉的无机相变储能介质。

按照本发明提供的一种相变储能介质，由重量百分比为2％-10％硝酸钠，20％-30％的硝酸钙,30％-60％硝酸镁和20％-40％的水所组成。

按照本发明提供的一种相变储能介质优选方案为：由重量百分比为5％-8％硝酸钠，24％-27％的硝酸钙,35％-55％硝酸镁和25％-35％的水所组成。

按照本发明提供的一种相变储能介质的制备方法，其特征在于：将硝酸镁水溶液或六水硝酸镁固体或二水硝酸镁固体或无水硝酸镁固体、硝酸钙水溶液或四水硝酸钙固体或无水硝酸钙固体、硝酸钠水溶液或硝酸钠固体、和水按一定比例配置，加热熔化成液体，所述液体由重量百分比为2％-10％硝酸钠，20％-30％的硝酸钙,30％-60％硝酸镁和20％-40％的水所组成。

按照本发明提供的一种相变储能介质与现有技术相比具有如下优点：本发明通过多次实验研究确定了该室温相变储能介质的各组分及相应的含量，该材料具有相变温度点稳定、相变时固相组成与液相组成一致、相变随温度变化敏感、对多种型号的不锈钢和铝等材料无腐蚀等诸多优点。当环境温度高于64℃时，该储能材料通过自身的溶化大量地从环境中吸收热量，当环境温度低于61℃时，储能材料凝固再向环境释放大量的热量，从而维持环境温度的稳定。

附图说明

图1是本发明实施例1的吸放热温度曲线图。

图2是本发明实施例2的吸放热温度曲线图。

图3是本发明实施例3的吸放热温度曲线图。

图4是本发明实施例4的吸放热温度曲线图。

图5是对比实施例1的吸放热温度曲线图。

图6是对比实施例2的吸放热温度曲线图。

具体实施方式

在本发明提供的一种相变储能介质，由重量百分比为2％-10％硝酸钠，20％-30％的硝酸钙,30％-60％硝酸镁和20％-40％的水所组成。优选由重量百分比为5％-8％硝酸钠，24％-27％的硝酸钙,35％-55％硝酸镁和25％-35％的水所组成。

一种相变储能介质的制备方法，将硝酸镁水溶液或六水硝酸镁固体或二水硝酸镁固体或无水硝酸镁固体、硝酸钙水溶液或四水硝酸钙固体或无水硝酸钙固体、硝酸钠水溶液或硝酸钠固体、和水按一定比例配置，加热熔化成液体，所述液体由重量百分比为2％-10％硝酸钠，20％-30％的硝酸钙,30％-60％硝酸镁和20％-40％的水所组成。

通过研究发现，把硝酸钠、硝酸镁、硝酸钙和水按一定的比例混合后，可获得一共晶相变温度在63℃左右的储能介质。