一种相变储热材料及其制备方法与应用以及相变储热装置

摘要

本发明公开了一种相变储热材料及其制备方法与应用以及相变储热装置。一种相变储热材料，由以下质量份数的原料组成：60-75份的水合盐、0.5-3份的成核剂、1-3份的防过冷剂、1-3份的分相防止剂、1-5份的导热增强材料、1-5份的稀土化合物。其制备方法为：将各种原料混合，并熔融、混匀，冷却后研磨成粉即可。相变储热材料在集热器中的应用。一种相变储热装置，由壳体与设置在壳体中的相变储热材料组成。本发明的相变储热材料具有较高的相变潜热，毒性小，腐蚀性弱；本发明将相变储热材料封装在壳体内，再将壳体放置在集热器内，避免了相变储热材料直接接触集热器的器壁导致的腐蚀或结垢问题；本发明的相变导热材料在太阳能发电领域，具有较好的应用前景。

说明书

技术领域

本发明涉及一种相变储热材料及其制备方法与应用以及相变储热装置。

背景技术

相变储热材料具有较为独特的潜热性能：在物相变化的过程中，可从外界环境中吸收热量或放出热量，因此，可以实现出储热的功能。在现有技术中，应用较广泛的为：固液相变材料以及固固相变材料。固液相变材料的特点是廉价，但缺点也很明显，例如腐蚀容器，容易泄露，容易分相或者存在过冷现象。

另一方面，石油危机，使得世界各国加强了清洁能源和新能源的开发力度，包括太阳能发电等，太阳能发电系统通常是利用反射镜将阳光反射聚焦到集热器上，集热器再将辐射能转变为热能，然后传导至集热器中的工作介质，进而蒸发水产生动力。现有技术中，往往将熔盐作为集热器中的工作介质；但由于熔盐直接放置在集热器内，容易堵住或结垢，或者腐蚀集热器器壁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相变储热材料及其制备方法与应用以及相变储热装置。

本发明所采取的技术方案是：

一种相变储热材料，由以下质量份数的原料组成：60-75份的水合盐、0.5-3份的成核剂、1-3份的防过冷剂、1-3份的分相防止剂、1-5份的导热增强材料、1-5份的稀土化合物。

所述的水合盐为三水合醋酸钠、十水合硫酸钠、十水合碳酸钠、五水合硫代硫酸钠、十二水合磷酸氢钠中的至少一种。

所述的成核剂为所述的成核剂为活性炭、二氧化硅中的至少一种。

所述的防过冷剂为硼砂。

所述的分相防止剂为交联聚丙烯酸钠。

所述的导热增强材料为石墨、碳粉、金属粉中的至少一种。

将各种原料混合，并熔融、混匀，冷却后研磨成粉即可。

所述的相变储热材料在集热器中的应用。

一种相变储热装置，由壳体与设置在壳体中的相变储热材料组成。

所述的壳体的表面的几何性质为：包含至少一个不可导的点；或者，所述的壳体为棒状壳体。

本发明的有益效果是：

本发明的相变储热材料具有较高的相变潜热，毒性小，腐蚀性弱；

本发明将相变储热材料封装在壳体内，再将壳体放置在集热器内，避免了相变储热材料直接接触集热器的器壁导致的腐蚀或结垢问题；

本发明的相变导热材料在太阳能发电领域，具有较好的应用前景。

具体实施方式

一种相变储热材料，由以下质量份数的原料组成：60-75份的水合盐、0.5-3份的成核剂、1-3份的防过冷剂、1-3份的分相防止剂、1-5份的导热增强材料、1-5份的稀土化合物。

优选的，所述的水合盐为三水合醋酸钠、十水合硫酸钠、十水合碳酸钠、五水合硫代硫酸钠、十二水合磷酸氢钠中的至少一种；进一步优选的，为三水合醋酸钠、十水合硫酸钠、十水合碳酸钠质量比为1:(0.8-1.2):(0.8-1.2)的混合物。

优选的，所述的成核剂为所述的成核剂为活性炭、二氧化硅中的至少一种。

优选的，所述的防过冷剂为硼砂。

优选的，所述的分相防止剂为交联聚丙烯酸钠。

优选的，所述的导热增强材料为石墨、碳粉、金属粉中的至少一种；进一步优选的，为石墨。

优选的，所述的稀土化合物为稀土盐或稀土氧化物，稀土氧化物如氧化镧、氧化铈、氧化铕等；稀土盐如硝酸镧、硝酸铈、氯化铈等。

该储热材料的制备方法为：将各种原料混合，并熔融、混匀，冷却后研磨成粉即可。

所述的相变储热材料在集热器中的应用。

一种相变储热装置，由壳体与设置在壳体中的相变储热材料组成。

优选的，所述的壳体的表面的几何性质为：包含至少一个不可导的点；进一步优选的，为多面体如八面体或六面体；或者，所述的壳体为棒状壳体。

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：

实施例1：

一种相变储热材料，由以下质量份数的原料组成：60份的水合盐（三水合醋酸钠、十水合硫酸钠、十水合碳酸钠质量比为1:1:1的混合物）、0.5份的成核剂活性炭、1份的防过冷剂硼砂、1份的分相防止剂交联聚丙烯酸钠、1份的导热增强材料石墨、1份的稀土化合物硝酸铈。

该相变储热材料的制备方法为：将各种原料混合，并熔融、混匀，冷却后研磨成粉即可。

一种相变储热装置，由壳体与设置在壳体中的上述相变储热材料组成；所述的壳体为正八面体。

实施例2：

一种相变储热材料，由以下质量份数的原料组成：75份的水合盐（三水合醋酸钠、十水合硫酸钠、十水合碳酸钠质量比为1:1:1的混合物）、3份的成核剂活性炭、3份的防过冷剂硼砂、3份的分相防止剂交联聚丙烯酸钠、5份的导热增强材料石墨、5份的稀土化合物硝酸铈。

该相变储热材料的制备方法为：将各种原料混合，并熔融、混匀，冷却后研磨成粉即可。

一种相变储热装置，由壳体与设置在壳体中的上述相变储热材料组成；所述的壳体为正八面体。

实施例3：

一种相变储热材料，由以下质量份数的原料组成：72份的水合盐（三水合醋酸钠、十水合硫酸钠、十水合碳酸钠质量比为1:1:1的混合物）、2份的成核剂活性炭、2份的防过冷剂硼砂、2份的分相防止剂交联聚丙烯酸钠、2份的导热增强材料石墨、2份的稀土化合物（硝酸铈、硝酸镧质量比1:1的混合物）。

该相变储热材料的制备方法为：将各种原料混合，并熔融、混匀，冷却后研磨成粉即可。

一种相变储热装置，由壳体与设置在壳体中的上述相变储热材料组成；所述的壳体为正六面体。

本发明实施例1-3制备的相变储热材料的相变潜热为150-155J/g，相变范围是395-402℃。