[发明专利]一种六水合氯化钙相变储能材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温相变储能材料，即一种储能材料及制备技术。

技术背景

CaCl₂·6H₂O是一种常见的无机水合盐,它具有比较适合人体环境的相变温度,大的熔解热(190kJ/kg,不易分解,价格低廉易得,安全无毒。但它同所有的无机水合盐类相变材料类似,存在过冷严重的问题(其过冷度达20℃)，导致物质不能及时发生相变，从而影响到热量的及时释放和利用；并且存在相分离问题，使得相变过程不可逆，形成相分层，导致溶解的不均匀性，从而造成该储能材料的储能能力逐渐下降。这两种缺点都阻碍了CaCl₂·6H₂O相变材料的广泛应用。现有的文献报道(徐云龙，刘栋，材料工程，2006年，增刊，218；)，在体系中加入硼砂(Na₂B₄O₇·10H₂O)、六水氯化锶(SrCl₂·6H₂O)、六水氯化镁(MgCl₂·6H₂O)、氟化钡(BaF₂)、碳酸钡(BaCO₃)作为CaCl₂·6H₂O的成核剂，研究其过冷现象。文献仅对CaCl₂·6H₂O混合体系的过冷度进行了系统的研究，没有提供多次循环后熔化焓的变化情况，没有解决相分离的方法；且没有提供相变温度可调控的方法。目前对于CaCl₂·6H₂O的研究多集中在降低其过冷度方面，对于解决相分离提高循环使用性能方面研究少。

发明内容

本发明的目的是提供一种热循环性能稳定、过冷度低、相变温度可调控的CaCl₂·6H₂O低温储能材料。本发明的另一个目的是提供一种重复性高、实验可操作性强、安全可靠的CaCl₂·6H₂O低温储能材料制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的无机-有机杂化的方法制备CaCl₂·6H₂O低温储能材料：由文冠果壳负载无机水合盐形成的复合物，CaCl₂·6H₂O分散在文冠果壳中，相变材料为无机-碳杂化的材料。材料中海藻酸钠的重量百分比1～10％，水与CaCl₂的摩尔比为4～8：1。相变材料的制备方法，以CaCl₂为主要原料，加入去离子水，水与CaCl₂的摩尔比为4～8：1，在此反应体系中加入MgCl₂、Na₂B₄O₇、KCl、NaCl等相分离阻止剂，其含量为1～6％；形成简单无机相变材料溶液A。文冠果壳在300～600℃煅烧5～8h。将煅烧后的文冠果壳浸泡在无机相变材料溶液A，搅拌(300～1000rpt)5～16h。浸泡后的文冠果壳在室温下固化6～12h,得到产品。

所述主要的无机原料CaCl₂·6H₂O，CaCl₂·6H₂O+MgCl₂·6H₂O,CaCl₂·6H₂O+KCl，CaCl₂·6H₂O+KCl+NaCl。

本发明的优点：

1、相变温度可调。本发明开发了相变温度从15℃～30℃之间的低温材料。

2、成核剂的加入有效地降低了CaCl₂·6H₂O过冷度，在0.5～5℃之间。

3、采用无机-碳杂化制备无机复合相变储能材料，CaCl₂·6H₂O被负载在文冠果壳的孔道内，形成微米结构，克服了无机材料CaCl₂·6H₂O相分离的缺点，提高循环使用效率。所合成的CaCl₂·6H₂O相变材料相分离现象得到极大的改善，经过20次循环，熔化焓没有明显衰减(附图1)。

4、合成方法可靠性强。合成的材料批与批之间的性能差异小。