[发明专利]具有高热导率的低熔点相变储能合金、制备工艺及应用

说明书

本发明公开了一种具有高热导率的低熔点相变储能合金，由以下重量百分比的组份组成：锡Sn 13.5%~15.0%；铟In 7.5%~9.5%；铅Pb 23.7%~25.8%；镉Cd 7.8%~9.5%；铋Bi 40.0%~45.0%；铜Cu 0.2%~0.8%。本发明熔化温度在53到75度之间，符合当前很多民用快冷或保温容器的储能和加热需求；该相变合金的凝固和熔化相变过程中的潜热可以随着环境温度变化吸收或释放能量；本发明合金的液相热导率远高于传统的相变材料。本发明的合金可作为相变储能杯等产品的相变材料推广使用。铜粉作为低熔点相变储能合金的形核剂，促进合金的凝固，使得凝固与熔化相变热滞在较小的范围，有利于相变温度的精确控制。

技术领域

本发明涉及一种具有高热导率的低熔点相变储能合金、制备工艺及应用。属于容器相关的相变储能材料领域，尤其是一种兼具高储能密度和高热传导率的相变合金材料。

背景技术

新能源开发与节能环保是当今社会发展的重要议题，开发和利用环保的新能源技术是科学研究的重要关注方向。相变储能材料是环保新能源技术的研究热点之一，在一定的条件下，可以解决能量供求在时间和空间上不匹配矛盾，从而提高能源利用率。从原理上讲，相变储能材料可以在其物相变化过程中，从环境中吸收热(冷)量或向环境中放出热量，从而达到能量储存和释放及调节能量需求和供给失配的目的。

目前市场上主要使用的相变储能材料包括无机水合盐相变材料和有机储能材料。通过不同的配方调节其相变温度，可以应对不同的吸热/供热需求。但是，这两类传统的相变储能材料都有两个明显的缺点：1)热传导率过低。无机水合盐的热导率一般都低于1W/mK，而有机相变材料的热导率更是不高于0.3W/mK。过低的热导率将会显著的影响该相变储能材料的使用效率，对结构设计提出了更高的要求；2)单位体积能量密度过低。由于无机水合盐和有机相变材料的密度都比较低，单位体积的分子数量不高。单位体积的相变潜热值一般不超过200J/cm3，对于某些对于体积要求较高的场合，这些传统相变储能材料的使用受到较多的限制。

利用低熔点合金作为相变储能材料是最近的一个重要的研究方向，尤其是在IT制冷领域和一些尖端的工程器件方面。使用低熔点合金作为相变储能材料的优势在于其相对极高的高热导率和高单位体积相变潜热。下表是两种传统相变材料和低熔点金属作为储能材料的性能参数对比。

在民用产品领域，相变储能材料在水杯方面的设计和应用已经展开，市场上已经有多款该类产品的推广，比如55度杯。依米康等公司提出了使用镓基液态金属作为相变储能材料。但是他们并没有提出具体的配方，而且镓基液态合金本身价格较高，且在也液态下对几乎所有的金属都存在腐蚀作用，带来一定的安全隐患。开发符合相变储能水杯需求的具有合适相变温度、高储能密度和热导率，且价格低廉、安全环保的低熔点相变储能合金显得十分必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种具有高热导率的低熔点相变储能合金、制备工艺及应用。

本发明所采用的技术方案是：具有高热导率的低熔点相变储能合金，它由以下重量百分比的组份组成：

锡Sn 13.5％～15.0％；

铟In 7.5％～9.5％；

铅Pb 23.7％～25.8％；

镉Cd 7.8％～9.5％；

铋Bi 40.0％～45.0％；

铜Cu 0.2％～0.8％。