定制化屋顶形状太阳能材料及其制备方法与应用与流程

本发明涉及太阳能材料，尤其是涉及一种定制化屋顶形状太阳能材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、随着科学技术的飞速进步，人类对能源的需求也与日俱增，而传统能源(如石油、煤炭等)存在易污染环境和不可再生的特点，决定了人类必将要寻找清洁、绿色、可再生的新能源来取代，而太阳能就是这样的能源之一。常见的太阳能产品包括太阳能光热相变储能瓦、太阳能光伏瓦、太阳能集热板等，其中太阳能光热相变储能瓦和太阳能光伏瓦可用于替换屋顶上的现有瓦片，通过吸收阳光并将其转化为热能或电能，并且根据客户需求进行组装和定制，具有较好的应用前景。然而太阳能光伏瓦的转换效率有限，且转换效率还受温度影响，高温会降低转换效率。而太阳能光热相变储能瓦可通过相变储能材料储存热能，当需要时，可以利用储存的热能进行供热、供热水或驱动蒸汽发电等，相对于太阳能光伏瓦应用更为广泛。

2、相关技术中，太阳能光热相变储能瓦是利用相变材料(phase change materials，pcm)的相变过程来储存和释放能量，性能优异的相变材料应该具备以下特点：(1)合适的相变温度；(2)高潜热蓄热能力；(3)化学和热性能稳定；(4)无毒、无腐蚀、环保；(5)成本低、易获得；(6)高热转化率。然而相关技术中，其相变材料难以满足上述要求，导致太阳能供应不稳定。此外，对于一些太阳光照有限的地区，由于光照强度较低，常规的太阳能相变储能材料难以有效进行热量储存，严重制约了太阳能的应用。

3、因此，仍需寻求一种具有低温蓄热能力，且化学和热性能稳定优异的太阳能材料。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种太阳能相变储能材料，其具有优异的低温蓄热能力，能够在相变过程中释放或吸收大量的潜热，具有高能量密度特征，且其相对于无机相变材料具有相对更小的体积和更低的制备成本，适合工业化生产。

2、本发明还提出一种太阳能相变储能材料的制备方法。

3、本发明还提出一种太阳能光热相变储能瓦。

4、本发明还提出一种太阳能相变储能材料或其制备方法在制备储能材料中的应用。

5、本发明的第一方面，提供了一种太阳能相变储能材料，包括：

6、第一复合层，所述第一复合层的制备原料按照重量份数计，包括：8～12份葵酸或聚乙二醇、0.5～1.5份炭黑和0.008～0.015份表面活性剂；

7、第二复合层，所述第二复合层的制备原料按照重量份数计，包括：40～80份葵酸或聚乙二醇，以及0.5～2份膨胀珍珠岩；

8、其中，所述聚乙二醇的分子量为1500～2000。

9、根据本发明实施例的太阳能相变储能材料，至少具有如下有益效果：

10、(1)太阳能相变储能材料筛选了葵酸或peg作为主要相变储能原料，其具有较好的热稳定性，可以在相变过程中保持较好的热性能，有助于提高能量储存和释放的效率。此外，其属于天然存在的化合物，在环境方面具有较好的可持续性和生物相容性。

11、(2)由于在实际应用中葵酸或peg作为相变储能原料易出现热量传输不均匀和热传递效果差的情况，易导致能量效率降低或热量集中现象。本发明通过筛选发现，当其与炭黑和膨胀珍珠岩搭配时，能够显著提高其热量传输效果，在保留较低的相变温度的同时，有效提高了热量传输效果(导热系数达到0.7w/(m·k)以上)。

12、(3)本发明的太阳能相变储能材料具有优异的相变潜能，达到179kj·kg-1以上，能够在相变过程中吸收或释放大量的热量，有助于存储更多的能量，从而提高了储能系统的能量密度和性能。

13、在本发明的一些实施方式中，所述第一复合层的制备原料按照重量份数计，包括：8～12份葵酸或聚乙二醇、0.5～1.5份炭黑和0.008～0.01份表面活性剂。

14、在本发明的一些实施方式中，所述第二复合层的制备原料按照重量份数计，包括：40～80份葵酸或聚乙二醇，以及0.5～1.5份膨胀珍珠岩。

15、在本发明的一些实施方式中，所述聚乙二醇的分子量为1500～1800。

16、聚乙二醇的相变温度与其分子量呈现正相关，当其分子量大于设定范围值时，会导致相变温度变高，不利于提高低温蓄热能力。

17、在本发明的一些实施方式中，所述第一复合层位于所述第二复合层的表面。

18、在本发明的一些实施方式中，所述表面活性剂选自十二烷基苯硫酸钠、胆酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的至少一种。

19、在本发明的一些实施方式中，所述膨胀珍珠岩的堆积密度为70～80kg/m2。

20、本发明选用了膨胀珍珠岩作为相变原料的载体，其有助于提高能量储存效率，并且由于其具有较好的吸湿性能，能够快速吸收液态相变材料中释放的水分，从而提高相变材料的效率。

21、在本发明的一些实施方式中，所述第一复合层与所述第二复合层的厚度比例为1：15～30。

22、本发明的第二方面，提供了一种如第一方面任一项所述太阳能相变储能材料的制备方法，包括以下步骤：

23、s1、按照重量份数计，将所述第一复合层的制备原料混合，得到第一混合物，备用；

24、s2、按照重量份数计，将所述第二复合层的制备原料混合，模压成型，得到第二复合层，然后将所述第一混合物与所述第二复合层表面接触，经模压成型后，即得。

25、根据本发明实施例的制备方法，至少具有如下有益效果：本发明的制备方法简单，原料来源广泛，且制备过程无污染，适合工业化生产。

26、在本发明的一些实施方式中，步骤s1中，所述混合包括：将所述葵酸或聚乙二醇加热至融化，然后加入所述炭黑和表面活性剂，混匀。

27、在本发明的一些实施方式中，步骤s2中，所述混合包括：将所述葵酸或聚乙二醇加热至融化，然后加入所述膨胀珍珠岩，混匀。

28、在本发明的一些实施方式中，所述加热的温度为40～55℃。

29、在本发明的一些实施方式中，所述模压成型的压力为30～80mpa。

30、本发明的第三方面，提供一种太阳能光热相变储能瓦，包含第一方面任一项所述太阳能相变储能材料。

31、在本发明的一些实施方式中，所述太阳能光热相变储能瓦包括集热模块、相变储能模块、保温层和外壳组成，其中相变储能模块包括所述太阳能相变储能材料。

32、在本发明的一些实施方式中，所述集热模块包括真空玻璃板和吸热板。

33、在本发明的一些实施方式中，所述相变储能模块还包括u型翅片管。

34、本发明的第四方面，提供了如第一方面任一项所述太阳能相变储能材料或第二方面任一项所述的制备方法在制备储能材料中的应用。

35、在本发明的一些实施方式中，所述储能材料包括太阳能集热板。

36、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。