一种配套新能源储能控温相变材料及其制备方法与应用

本发明涉及相变材料，尤其涉及一种配套新能源储能控温相变材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、新能源是在传统能源之外开发的可再生能源，具有资源丰富、普遍具备可再生特性、对环境污染小等优势。太阳能、风能等新能源供应呈现间断性，波动性大，不能保证持续性供能，能源无法得到有效利用和及时存储。储能控温相变材料可以将外界环境中因温度变化引起的热量损失以潜热形式储存的新型绿色储能材料，具有高储能、低成本、环保无污等优势，常与新能源相关产业配套使用。

3、水合无机盐类相变材料属于固-液相变储能材料，其价格便宜、与有机相变材料相比导热系数大，在中低温应用场合得到了广泛的应用。然而，现有的水合无机盐类相变材料的相变点温度范围一般为15～45℃，有机类相变材料的相变点温度范围一般为200～300℃，无法精准匹配以光热储能为代表的新能源所需的50～150℃储能温度范围。通常，50℃为常温水加热所需的最低温度，150℃为太阳能收集器系统可以提供的最高温度，但现有的无机相变材料和有机相变材料均不易适配该温度段的富余热能，因此限制了其商用价值；单一的水合无机盐类相变材料往往存在过冷和相分离现象，这将对新能源的储能、放热过程产生不良影响。加入成核剂、增稠剂等可以改善过冷和相分离现象，但同时又很可能会造成相变潜热的降低。

4、发明人发现，现有技术中，相变温度在75～85℃的低过冷、无相分离且相变潜热大于200j/g的水合盐储能控温相变材料很少报道。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种配套新能源储能控温相变材料及其制备方法与应用，本发明提供的储能控温相变材料具有非常低的过冷度，无相分离现象，且具有良好的循环稳定性和高于200j/g的相变潜热，能够精准匹配在中温区域(75～85℃)新能源储能的应用，如余热回收和太阳能储热等领域。

2、第一方面，本发明提供了一种配套新能源储能控温相变材料，按质量百分比计，包括92～97％的主相变材料和3～8％的相变调节剂；所述主相变材料选自十二水硫酸铝钾或十八水硫酸铝中的一种，所述相变调节剂选自六水氯化镁、硼砂、淀粉、羧甲基纤维素钠中的一种或多种；所述储能控温相变材料的相变温度为75～85℃。

3、优选的，所述主相变材料选自十二水硫酸铝钾，所述相变调节剂选自硼砂和羧甲基纤维素钠；所述硼砂和羧甲基纤维素钠的质量比为1:0.5～1.5；

4、或，所述主相变材料选自十二水硫酸铝钾，所述相变调节剂选自六水氯化镁和淀粉；所述六水氯化镁和淀粉的质量比为1:0.5～1.5；

5、或，所述主相变材料选自十八水硫酸铝，所述相变调节剂选自硼砂和淀粉；所述硼砂和淀粉的质量比为1:0.5～1.5。

6、本发明通过实验研究发现，上述几种储能控温相变材料的相变潜热在200j/g以上，过冷度在1.5℃以下，稳定性良好，性能优异。

7、优选的，所述储能控温相变材料包括95～96％的主相变材料和4～5％的相变调节剂。在上述范围内，储能控温相变材料具有更优异的性能。

8、第二方面，本发明提供了上述配套新能源储能控温相变材料的制备方法，包括如下步骤：

9、(1)按比例称取主相变材料和相变调节剂，初步均匀混合；

10、(2)加热搅拌至完全融化，然后保温搅拌；

11、(3)趁热倒入模具，在-5～0℃温度下快速冷却，随后进行打粉处理，即得。

12、优选的，步骤(1)中，混合的时间为3～10min。本发明对混合的设备不作特殊限制，例如，可以采用混匀器或搅拌机。该步骤是为了使固体粉末进行初步混合，有利于提高物料的均匀性。

13、优选的，步骤(2)中，加热搅拌的温度高于主相变材料熔点10～30℃，以保证相变材料内部受热温度在75～85℃，使其完全融化。

14、优选的，步骤(2)中，加热搅拌的时间为10～60min，保温搅拌的时间为5～30min。上述步骤是为了确保主相变材料完全融化均匀，同时使相变调节剂在体系中均匀分散。

15、优选的，步骤(3)中，所述模具的材质为塑料材质或硅胶材质，避免储能控温相变材料对模具造成腐蚀；所述冷却的时间为5～10min，使主相变材料完全固化；所述打粉处理的设备为磨粉机。

16、第三方面，本发明提供了上述配套新能源储能控温相变材料或上述制备方法制备得到的储能控温相变材料在新能源设备中的应用。本发明所述的新能源设备，包括太阳能热水系统储热器、热泵化霜储热器或热泵热水储热器等。

17、与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

18、现有技术中相变材料的温度范围很广，且性能不佳，本发明通过对主相变材料和相变调节剂的选取，确定了在75～85℃相变温度范围内的具有低过冷度、无相分离、高相变潜热的配套新能源储能控温相变材料，循环稳定性良好，且对金属的腐蚀性较小；原料成本低，具有较高的经济效益，其能够适配新能源的应用场景，进而实现能源的高效储存和利用。

技术特征：

1.一种配套新能源储能控温相变材料，其特征在于，按质量百分比计，包括92～97％的主相变材料和3～8％的相变调节剂；所述主相变材料选自十二水硫酸铝钾或十八水硫酸铝中的一种，所述相变调节剂选自六水氯化镁、硼砂、淀粉、羧甲基纤维素钠中的一种或多种；所述储能控温相变材料的相变温度为75～85℃。

2.如权利要求1所述的配套新能源储能控温相变材料，其特征在于，所述主相变材料选自十二水硫酸铝钾，所述相变调节剂选自硼砂和羧甲基纤维素钠；所述硼砂和羧甲基纤维素钠的质量比为1:0.5～1.5；

3.如权利要求2所述的配套新能源储能控温相变材料，其特征在于，所述储能控温相变材料的相变潜热在200j/g以上，过冷度在1.5℃以下。

4.如权利要求2所述的配套新能源储能控温相变材料，其特征在于，所述储能控温相变材料包括95～96％的主相变材料和4～5％的相变调节剂。

5.如权利要求1～4任一项所述的配套新能源储能控温相变材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，混合的时间为3～10min。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，加热搅拌的温度高于主相变材料熔点10～30℃。

8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，加热搅拌的时间为10～60min，保温搅拌的时间为5～30min。

9.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述模具的材质为塑料材质或硅胶材质；所述冷却的时间为5～10min；所述打粉处理的设备为磨粉机。

10.如权利要求1～4任一项所述的配套新能源储能控温相变材料或权利要求5～8任一项所述的制备方法制备得到的配套新能源储能控温相变材料在新能源设备中的应用。

技术总结本发明公开了一种配套新能源储能控温相变材料及其制备方法与应用，属于相变材料技术领域。本发明的配套新能源储能控温相变材料按质量百分比计，包括92～97％的主相变材料和3～8％的相变调节剂；所述主相变材料选自十二水硫酸铝钾或十八水硫酸铝中的一种，所述相变调节剂选自六水氯化镁、硼砂、淀粉、羧甲基纤维素钠中的一种或多种。本发明通过对主相变材料和相变调节剂的选取，确定了在75～85℃相变温度范围内的具有低过冷度、无相分离、高相变潜热的储能控温相变材料，循环稳定性良好，且对金属的腐蚀性较小；原料成本低，具有较高的经济效益，其能够适配新能源的应用场景，进而实现能源的高效储存和利用。技术研发人员：齐乐天,谷玉洁,郝启航,王守娟,张睿颖,刘昊,孔凡功受保护的技术使用者：齐鲁工业大学（山东省科学院）技术研发日：技术公布日：2024/9/9