本申請涉及儲能材料，尤其涉及一種無機鹽相變材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)化程度加深，能源缺口越來越明顯。一次能源短缺引起了人們的高度重視，為此人類想出了許多解決方法，提高能量利用率和開發(fā)可再生能源成為了重要的課題。

2、相變儲能是一種利用材料發(fā)生相態(tài)變化(固-液，氣-液)進行能量存儲技術(shù)。在加熱的過程中涉及了顯熱存儲和潛熱存儲兩個過程，在潛熱存儲過程中，材料溫度幾乎恒定。相比僅利用顯熱儲熱的水，相變材料具有更高的儲熱能力，因此，相變材料在熱泵系統(tǒng)具有非常高的應(yīng)用優(yōu)勢，例如，在10℃～65℃的溫度范圍，相變材料的儲能密度是水的兩倍，相變模塊的體積能夠縮小到獨立水箱的50％。

3、在熱泵系統(tǒng)中，相變材料在其儲能過程中吸收來自熱源的熱量，相變材料在其在放熱過程中將熱量傳遞給低溫生活水，實現(xiàn)即熱式熱水，其中，相變材料的相變溫度越高，出水溫度則越高，然而，同時所需的熱源溫度也越高，熱源的溫度越高其在傳熱過程中的損耗越大，熱泵系統(tǒng)的能效比(cop)則越低，因此，有必要對熱泵系統(tǒng)的換熱材料進行優(yōu)化，在滿足出水溫度需求的同時，提高熱泵系統(tǒng)的制熱水能效。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請實施例提供一種無機鹽相變材料及其制備方法和應(yīng)用，能夠通過降低相變材料的相變溫度以提高熱泵系統(tǒng)的制熱水能效。

2、第一方面，本申請實施例提供了一種無機鹽相變材料組合物，所述組合物包括以下組分：

3、無機水合鹽80.0wt.％～94.0wt.％、溫度調(diào)節(jié)劑4.0wt.％～10.0wt.％、成核劑1.0wt.％～5.0wt.％、助成核劑0.5wt.％～2.0wt.％、增稠劑0.5wt.％～3.0wt.％；

4、其中，所述溫度調(diào)節(jié)劑選自多元醇中的至少一種。

5、在一些實施例中，以所述組合物的總重量為基準(zhǔn)，所述組合物包括以下組分：

6、無機水合鹽90.0wt.％～94.0wt.％、溫度調(diào)節(jié)劑6.0wt.％～8.0wt.％、成核劑3.0wt.％～4.0wt.％、助成核劑0.5wt.％～1.0wt.％、增稠劑0.8wt.％～1.2wt.％。

7、在一些實施例中，所述無機水合鹽與所述溫度調(diào)節(jié)劑的重量比值為s，s的范圍為11.25～15。

8、在一些實施例中，所述無機水合鹽的熔點為tm；

9、當(dāng)tm滿足條件式50℃≤tm≤65℃時，所述無機水合鹽選自三水醋酸鈉、六水硝酸鎂、一水醋酸鉀中的至少一種；

10、當(dāng)tm滿足條件式35℃<tm≤50℃時，所述無機水合鹽選自五水硫代硫酸鈉、十水硫酸鈉、四水硝酸鈣、五水硫酸鎂中的至少一種。

11、在一些實施例中，所述多元醇選自木糖醇、甘露醇、赤蘚糖醇、甘油、山梨醇中的至少一種。

12、在一些實施例中，所述成核劑選自鈉鹽、鍶鹽、金屬礦物材料中的至少一種；所述成核劑的鈉鹽選自十二水磷酸氫二鈉、焦磷酸鈉、碳酸鈉、七水磷酸氫二鈉中的至少一種；所述成核劑的鍶鹽選自六水氯化鍶、碳酸鍶、硝酸鍶、硫酸鍶中的至少一種；所述成核劑的金屬氧化物材料選自氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、四氧化三鐵中的至少一種；

13、在一些實施例中，所述助成核劑選自非金屬礦物材料中的至少一種，所述非金屬礦物材料選自云母、蒙脫土、石英、膨脹珍珠巖、海泡石、滑石、鋯石中的至少一種。

14、在一些實施例中，所述增稠劑選自聚丙烯酸鈉、殼聚糖、黃原膠、羧基基纖維素鈉、可溶性淀粉、卡拉膠中的至少一種。

15、在一些實施例中，所述組合物還包括導(dǎo)熱填料，基于所述組合物的總重量，所述導(dǎo)熱填料的重量百分含量為1.5wt.～3.0wt.％；

16、所述導(dǎo)熱填料選自泡沫銅、泡沫鎳、膨脹石墨、氮化硼、二硫化鉬中的至少一種。

17、第二方面，本申請?zhí)峁┮环N無機鹽相變材料的制備方法，包括：將如上所述的無機鹽相變材料組合物中的各組分進行混合。

18、在一些實施例中，將所述無機鹽相變材料組合物的各組分進行混合包括以下步驟：

19、將所述無機水合鹽加熱至預(yù)熱溫度，所述預(yù)熱溫度大于所述無機水合鹽的熔點，進行預(yù)熱處理，獲得熔融的無機水合鹽；

20、向所述熔融的無機水合鹽中加入所述成核劑，進行乳化處理，獲得混合物a；

21、向所述混合物a中加入所述助成核劑，進行預(yù)混處理，獲得混合物b；

22、向所述混合物b中加入導(dǎo)熱填料，進行共混處理，獲得混合物c；

23、其中，所述溫度調(diào)節(jié)劑于所述預(yù)熱處理、所述乳化處理、所述預(yù)混處理和所述共混處理中的任一步驟加入；

24、向所述混合物c中加入增稠劑，進行增稠處理，獲得混合物d；

25、將所述混合物d冷卻固化，形成無機鹽相變材料。

26、在一些實施例中，所述預(yù)熱處理至少包括：時間為2h～4h，且所述預(yù)熱溫度高于無機水合鹽熔點的溫度范圍為18℃～22℃。

27、在一些實施例中，所述乳化處理至少包括：攪拌速度為6000r/min～8000r/min，時間為0.5h～1h。

28、在一些實施例中，所述預(yù)混處理至少包括：攪拌速度為80r/min～120r/min，時間為0.5h～1h。

29、在一些實施例中，所述共混處理至少包括：攪拌速度為100r/min～150r/min，超聲頻率為30khz～60khz，時間為0.25h～0.5h。

30、在一些實施例中，所述增稠處理至少包括：將所述增稠劑分次加入所述共混物中，且攪拌速度為20r/min～60r/min，時間2h～3h，每次加入的所述增稠劑的重量為所述增稠劑總重量的0.5％～0.6％。

31、第三方面，本申請?zhí)峁┮环N無機鹽相變材料，所述無機鹽相變材料采用如上所述的制備方法制得。

32、第四方面，本申請?zhí)峁┮环N熱泵系統(tǒng)，包括蓄熱單元，所述蓄熱單元包括：

33、蓄熱殼體，內(nèi)部具有蓄熱腔；

34、換熱管，穿設(shè)所述蓄熱腔且端部伸出所述蓄熱殼體；及

35、如上所述的無機鹽相變材料，所述無機鹽相變材料填充于所述蓄熱腔內(nèi)，且包覆于所述換熱管的中間部分，以與所述換熱管內(nèi)的換熱介質(zhì)進行換熱。

36、基于本申請實施例的無機鹽相變材料及其制備方法和應(yīng)用，通過加入溫度調(diào)節(jié)劑，并選擇無機鹽相變材料組合物中各組分的含量在合適的范圍內(nèi)，在本申請的無機鹽相變材料的體系中，溫度調(diào)節(jié)劑的多元醇能夠與無機水合鹽之間形成氫鍵，除此以外，多元醇可以充當(dāng)溶質(zhì)和溶劑的雙重作用，含量為4％～10％時可以使得無機鹽相變材料溶劑化，進而降低無機鹽相變材料整體的相變溫度，且在頻繁的熔融-結(jié)晶相變過程中，無機鹽相變材料具有良好的相變穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種無機鹽相變材料組合物，其特征在于，所述組合物包括以下組分：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，以所述組合物的總重量為基準(zhǔn)，所述組合物包括以下組分：

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組合物，其特征在于，所述無機水合鹽與所述溫度調(diào)節(jié)劑的重量比值為s，s的范圍為11.25～15。

4.根據(jù)權(quán)利要求1中任一項所述的組合物，其特征在于，所述無機水合鹽的熔點為tm；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述多元醇選自木糖醇、甘露醇、赤蘚糖醇、甘油、山梨醇中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的組合物，其特征在于，所述組合物還包括導(dǎo)熱填料，基于所述組合物的總重量，所述導(dǎo)熱填料的重量百分含量為1.5wt.～3.0wt.％；

8.一種無機鹽相變材料的制備方法，其特征在于，包括：將權(quán)利要求1-7中任一項所述的無機鹽相變材料組合物中的各組分進行混合。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，將所述無機鹽相變材料組合物的各組分進行混合包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的組合物，其特征在于，

11.一種無機鹽相變材料，其特征在于，所述無機鹽相變材料采用權(quán)利要求8-10中任一項所述的制備方法制得。

12.一種熱泵系統(tǒng)，其特征在于，包括蓄熱單元，所述蓄熱單元包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種無機鹽相變材料及其制備方法和應(yīng)用。無機鹽相變材料組合物包括以下組分：無機水合鹽80.0wt.％～94.0wt.％、溫度調(diào)節(jié)劑4.0wt.％～10.0wt.％、成核劑1.0wt.％～5.0wt.％、助成核劑0.5wt.％～2.0wt.％、增稠劑0.5wt.％～3.0wt.％，溫度調(diào)節(jié)劑選自多元醇中的至少一種。通過加入溫度調(diào)節(jié)劑，并選擇無機鹽相變材料組合物中各組分的含量在合適的范圍內(nèi)，在本申請的無機鹽相變材料的體系中，溫度調(diào)節(jié)劑的多元醇能夠與無機水合鹽之間形成氫鍵，除此以外，多元醇可以充當(dāng)溶質(zhì)和溶劑的雙重作用，含量為4％～10％時可以使得無機鹽相變材料溶劑化，進而降低無機鹽相變材料整體的相變溫度，且在頻繁的熔融?結(jié)晶相變過程中，無機鹽相變材料具有良好的相變穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：杜國浩,段昌明,張峰,吳彥東
受保護的技術(shù)使用者：廣東美的暖通設(shè)備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9