[发明专利]一种相变材料及其制备方法和一种建筑材料

说明书

技术领域

本发明涉及相变材料技术领域，尤其涉及一种相变材料及其制备方法和一种建筑材料。

背景技术

能源是国家发展的重要支柱，随着现代工业的高速发展及人们生活水平的迅速提高，能源的需求量日益增长。然而能源供应和需求具有较强的时间依赖性，导致供与需的矛盾日益激化，即供电网络的峰、谷负荷差值进一步被拉大，这严重降低了能源利用效率。因此，使用有效手段进行削峰填谷，提高峰谷电利用率，成为当下研究热点。

使用储能系统在电网负荷处于低谷进行蓄热或蓄冷，在电力高峰时期将所蓄的能量释放出来加以运用，是平衡电网供需矛盾的重要手段之一。这样一方面可以提高能源利用效率，缓解峰谷电荷差的矛盾；另一方面可以利用电力峰谷差价，提高其经济可行性。

储能系统中的储能介质在能量的储放过程中伴随着物质状态的变化，因此也被称为相变材料。三水醋酸钠是一种常见的相变材料。然而，三水醋酸钠传递出的热量与三水醋酸钠吸收的热量之间的比值较低，即三水醋酸钠这种相变材料的热效率不够高，导致储能系统对热量的利用率不够好。三水醋酸钠的熔点较高，导致其不适用于在常温环境中运行的储能系统。此外，三水醋酸钠的定型性有待增强。

发明内容

本发明提供了一种相变材料和制备相变材料的方法，用于解决现有技术中三水醋酸钠这种相变材料的热效率不够高、熔点较高及流动性较大的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种相变材料，包括三水醋酸钠、甲酰胺和导热增强剂；相对三水醋酸钠，甲酰胺为不大于40wt％，导热增强剂为3-10wt％；所述导热增强剂为碳基材料。其中，导热增强剂用于提高三水醋酸钠的导热系数，甲酰胺用于降低三水醋酸钠的相变温度。

可选地，所述碳基材料为膨胀石墨或碳纤维。

可选地，所述相变材料还包括成核剂、增稠剂中的一种或两种。所述成核剂用于减小所述相变材料的过冷度，所述增稠剂用于抑制所述相变材料发生相分离。

可选地，所述成核剂选自四硼酸钠、硅酸钠、焦磷酸钠、二氧化硅、结晶磷酸氢二钠，所述增稠剂选自羟甲基纤维素、聚乙烯醇、蔗糖、聚丙烯酰胺、阿拉伯树胶。且相对三水醋酸钠，成核剂为小于3wt％，增稠剂为1-2wt％。

优选地，根据本发明的相变材料包括三水醋酸钠、甲酰胺、导热增强剂、成核剂和增稠剂；且相对三水醋酸钠，甲酰胺为25wt％，导热增强剂为3-8wt％，成核剂为2wt％，增稠剂为2wt％。

更优选地，根据本发明的相变材料包括三水醋酸钠、甲酰胺、膨胀石墨、结晶磷酸氢二钠和聚乙烯醇；且相对三水醋酸钠，甲酰胺为25wt％，膨胀石墨为3-8wt％，结晶磷酸氢二钠为2wt％，聚乙烯醇为2wt％。

根据本发明的另一方面，提供了一种制备根据本发明的相变材料的方法，包括：

步骤1：按照相应的质量份数称取制备相变材料的原材料，所述原材料包括相变基体材料三水醋酸钠、熔点改性剂甲酰胺和导热增强剂，还可以包括成核剂和增稠剂；

步骤2：对除导热增强剂之外的原材料形成的混合物进行加热，直至融化；

步骤3：将导热增强剂加入融化的混合物中并搅拌，得到所述相变材料。

根据本发明的另一方面，还提供了一种建筑材料，所述建筑材料包括根据本发明的相变材料。

本发明的有益效果为：

本发明提供的相变材料和制备相变材料的方法，在制备相变材料的过程中加入了导热增强剂和熔点改性剂，从而提高了相变材料的热效率和对热量的利用率，降低了相变材料的相变温度，并增强了相变材料的定型性，使之适用于在常温环境中运行的储能系统。

附图说明

图1为水浴温度为43℃时，相变材料的蓄热实验曲线图；

图2为水浴温度为31℃时，相变材料的步冷曲线图；

图3为不同质量分数膨胀石墨下，相变材料的SEM图；

图4为不同质量分数膨胀石墨下，相变材料的POM图；

图5为不同质量分数膨胀石墨下，相变材料的导热系数图；

图6为不同质量分数膨胀石墨下，相变材料的XRD谱图；

图7为不同质量分数膨胀石墨下，相变材料的FTIR谱图。

具体实施方式

具体实施方式仅为对本发明的说明，而不构成对本发明内容的限制，下面将结合具体的实施方式对本发明进行进一步说明和描述。