[发明专利]相变储能材料

说明书

技术领域

本发明涉及储能材料技术领域，更具体地说，涉及一种相变储能材料。

背景技术

相变储能材料是近年来国内外在能源利用和材料科学方面开发研究的热点之一。相变储能又称为潜热式储能，是利用相变潜热方式在温度不变的情况下储能的材料，其原理是利用相变材料发生相态的变化或者结构转变时由于吸收/释放能量而进行储/放热，特点为：储热密度大、储/放热过程是在恒温的条件下进行、储/放热速率具有可控性等。在上述储/放热过程中，相变材料是实现相变储热的介质，其在温度高于相变点时吸收热量从而发生相变即融化储热过程；当温度下降、低于相变点时，发生逆向相变即凝固放热过程。利用相变材料的这种蓄热、放热的作用，可以调节周围环境的温度，因此，相变储能材料在建筑供暖、空调等领域有着广阔的前景。对于建筑供暖而言，相变储能材料一方面可以缓解能量供求双方在时间、强度和地点上不匹配的矛盾，起到移峰填谷的作用，降低空调或供暖系统的运行维护费用；另一方面它可以减小建筑物内的温度波动，提高室内舒适度。此外，相变储能材料应用于地暖中，还可以把多余的能量储存下来，等到能量供给间歇期时再使用。

南极石(Antarcticite)是一种天然矿物，1965年发现于南极洲并以此命名。南极石的化学组成为CaCl₂·6H₂O，晶体结构为三方晶系，空间群P321具有稳定的物理化学性质，密度为1.7g/cm³、硬度2～3、玻璃光泽、解理{0001}完全、对X射线可产生衍射等等。值得强调的是，南极石的熔点在29℃左右，在此温度之上南极石以非晶态的液体形式存在，而低于此温度则结晶为无色透明的晶体，同时释放出大量热量(约170-190kJ/kg)。南极石的这种特性为实际上我们提供了一个很好的天然相变储能的范例。目前，相变储能材料研究较多的是六水氯化钙，这实际上就是南极石的实际应用的具体体现。例如，文献[李志广，徐雷，黄红军等.相变恒温材料六水氯化钙的研究.功能材料，2007，38(增刊)：3162-3163.]研究了一种相变储能材料，该材料以氢氧化钡为成核剂和无机相变材料六水氯化钙相配合，并且利用步冷曲线法测定了添加质量分数分别为1.0％、2.0％和3.0％的氢氧化钡时六水氯化钙的相变温度，测定结果表明3.0％氢氧化钡添加量时，相变效果较好，相变温度为28.10℃。文献[王芳，郑茂余，李忠建，等，太阳热泵蓄热系统蓄热过程的数值模拟.太阳能学报，2007.128(14)：411-415]中把装有六水氯化钙相变材料的封装容器放入太阳能水箱中蓄热，并以此建立相变传热模型，通过对实验结果与模拟结果的比较分析，蓄热水箱进出口温度，相变材料温度及水箱蓄、放热量等参数变化趋势吻合。

另外，文献[刘栋，徐云龙.成核剂对六水氯化钙相变材料储能性能的影响，太阳能学报，2007，28(7)：732-738]与文献[徐云龙，刘栋.六水氯化钙相变材料过冷性质的研究.材料工程，2006，增刊1：218-221]中采用步冷曲线法和TGA-DSC研究了室温冷却开放体系和冰水浴冷却封闭体系两种工况下硼砂、六水氯化锶、Ba(OH)₂·8H₂O等成核剂与六水氯化钙复合体系的储热性能，但是上述文献研究得到的相变储能材料的过冷度较大。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种相变储能材料，该相变储能材料相变潜热大、过冷度小。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种相变储能材料，包括：

南极石、成核剂、增稠剂和导热剂，所述成核剂为硫酸钡和六水氯化锶。

优选的，所述硫酸钡与六水氯化锶的质量比为1∶(1.5～4)。

优选的，所述硫酸钡与六水氯化锶的质量比为1∶(2～3)。

优选的，包括1.5wt％～2wt％的成核剂。

优选的，所述增稠剂为羟乙基纤维素和羧甲基纤维素。

优选的，所述增稠剂为羟乙基纤维素与羧甲基纤维素的质量比为(1～2)∶(1～2)。

优选的，包括0.2wt％～0.3wt％的增稠剂。

优选的，包括0.1wt％的导热剂，所述导热剂为白石墨。

优选的，还包括5wt％～10wt％的温度调节剂，所述温度调节剂为氯化铵和氢氧化镁。

优选的，所述氯化铵与氢氧化镁的质量比为4∶1。