專利名稱：一種儲(chǔ)存晝夜溫差能的相變材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于儲(chǔ)存晝夜溫差能的相變材料及其制備方法，特別是一種相 變溫度為左右的相變材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
晝夜溫差能是自然冷能的一種，自然冷能(Nature Cool Energy)是指常溫環(huán)境 中，自然存在的低溫差低溫?zé)崮?。?shí)際上冷能感覺是相對的，無論氣溫高低，溫差的存在就 意味著能量。由于大自然維持環(huán)境溫度的能力無限大，是一種潛在的巨量低品位能源。我 國大部分處于大陸性氣候區(qū)，氣溫的晝夜變化與季節(jié)變化都很大，比起低平原海洋氣候區(qū)， 自然冷能潛力要大的多。利用成本相對較低，與風(fēng)能、太陽能同樣具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，且利用過 程也不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染。該溫差能的利用關(guān)鍵在于儲(chǔ)能，目前適合用于儲(chǔ)存自然冷能的相變材料種類 較少，且相變潛熱較小，性能穩(wěn)定性差，腐蝕性較強(qiáng)，使得自然冷能的利用受到了限制。 CaCl2WH2O因其適當(dāng)?shù)娜埸c(diǎn)附近)和較高的儲(chǔ)熱容量適合作為一種相變材料用于晝 夜溫差能儲(chǔ)存中進(jìn)行應(yīng)用。但是制取的CaCl2 · 6H20在冷卻時(shí)會(huì)嚴(yán)重過冷，過冷度達(dá)12°C， 造成不能保證在熔點(diǎn)釋放出儲(chǔ)存的潛熱。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是針對現(xiàn)有技術(shù)不足而開發(fā)一種相變潛熱大，成 本低廉、無毒無腐蝕性，穩(wěn)定性較好且適合于儲(chǔ)存晝夜溫差能的相變材料。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是提供上述相變材料的制備方法。作為本發(fā)明第一方面的儲(chǔ)存晝夜溫差能的相變材料，由以下重量百分比的原料混 合而成=CaCl2 · 6H20 100份，SrCl2 · 6H20 1-3份，羥甲基纖維素鈉3_4份。上述儲(chǔ)存晝夜溫差能的相變材料制備方法，包括如下步驟(1) CaCl2 · 6H20 的制備先將無水氯化鈣研磨成粉末，根據(jù)其溶解度制取40°C下的過飽和溶液，然后在放 入10°C的冷水浴，直至完全結(jié)晶為止；將殘留液倒掉，低溫干燥后得CaCl2 · 6H20 ；(2)稱取1-3份SrCl2 · 6H20,將SrCl2 · 6H20添加水?dāng)嚢柚敝镣耆芙猓?3)稱取100份CaCl2 · 6H20晶體，將其與溶解的SrCl2 · 6H20和3-4羥甲基纖維 素鈉均勻混合；(4)在40 50°C的恒溫水浴中加熱并不斷攪拌，直至混合物完全溶解成液體，即 可得到所需要的儲(chǔ)存晝夜溫差能的相變材料。所述的無水氯化鈣為化學(xué)純。本發(fā)明提供的相變材料，其相變溫度為^°C，相變潛熱為100kJ/kg以上，無毒無 腐蝕性，相變過程可逆，能多次利用；并且其制備方法簡單，原料價(jià)廉易得。研究發(fā)現(xiàn)，添加 SrCl2 · 6H20可以顯著改善CaCl2 · 6H20的過冷現(xiàn)象。而羥甲基纖維素鈉能很好的提高其穩(wěn)定性，使其能重復(fù)利用。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1(1)準(zhǔn)備材料，選用化學(xué)純的無水氯化鈣研碎，按其溶解度曲線配制40°C下的過 飽和溶液；(2)將氯化鈣過飽和溶液放入10°C的恒溫冷水浴中，直至完全結(jié)晶為止，將約Ig 的殘留液倒掉，低溫干燥得CaCl2 · 6H20備用；(3)稱取3g的SrCl2 · 6H20,將SrCl2 · 6H20添加少量水?dāng)嚢柚敝镣耆芙猓?4)稱取30g CaCl2 · 6H20晶體，將其與溶解的SrCl2 · 6H20和Ig羥甲基纖維素鈉 放入直徑25毫米的玻璃試管中均勻混合；(5)在40 50°C的恒溫水浴中加熱并不斷攪拌，直至混合物完全溶解成液體。(6)將溶解的材料置于冷水浴中進(jìn)行冷卻，溫度控制在10°C。本實(shí)施例的相變材料的相變溫度和相變焓測定采用示差掃描量熱儀(DSC)或者 溫度變化曲線分析法。使用組態(tài)王軟件，按60s的時(shí)間間隔記錄樣品溫度。以溫度和時(shí)間為坐標(biāo)軸作出 步冷曲線，觀察相變的過冷度及儲(chǔ)能狀況。制得的相變材料的相變溫度為25. 7V，過冷度為2. 5°C，相變潛熱為160kJ/kg。實(shí)施例2(1)準(zhǔn)備材料，選用化學(xué)純的無水氯化鈣研碎，按其溶解度曲線配制40°C下的過 飽和溶液；(2)將氯化鈣過飽和溶液放入10°C的恒溫冷水浴中，直至完全結(jié)晶為止，將約Ig 的殘留液倒掉，低溫干燥得CaCl2 · 6H20備用；(3)稱取6g的SrCl2 · 6H20,將SrCl2 · 6H20添加少量水?dāng)嚢柚敝镣耆芙猓?4)稱取30g CaCl2 · 6H20晶體，將其與溶解的SrCl2 · 6H20和Ig羥甲基纖維素鈉 放入直徑25毫米的玻璃試管中均勻混合；(5)在40 50°C的恒溫水浴中加熱并不斷攪拌，直至混合物完全溶解成液體。(6)將溶解的材料置于冷水浴中進(jìn)行冷卻，溫度控制在10°C。本實(shí)施例的相變材料的相變溫度和相變焓測定采用示差掃描量熱儀(DSC)或者 溫度變化曲線分析法。使用組態(tài)王軟件，按60s的時(shí)間間隔記錄樣品溫度。以溫度和時(shí)間為坐標(biāo)軸作出 步冷曲線，觀察相變的過冷度及儲(chǔ)能狀況。制得的相變材料的相變溫度為26. 15°C，過冷度為1. 7°C，相變潛熱為16^J/kg。實(shí)施例3(1)準(zhǔn)備材料，選用化學(xué)純的無水氯化鈣研碎，按其溶解度曲線配制40°C下的過 飽和溶液；(2)將氯化鈣過飽和溶液放入10°C的恒溫冷水浴中，直至完全結(jié)晶為止，將約Ig 的殘留液倒掉，低溫干燥得CaCl2 · 6H20備用；(3)稱取9g的SrCl2 · 6H20,將SrCl2 · 6H20添加少量水?dāng)嚢柚敝镣耆芙猓?br> (4)稱取30g CaCl2 · 6H20晶體，將其與溶解的SrCl2 · 6H20和Ig羥甲基纖維素鈉 放入直徑25毫米的玻璃試管中均勻混合；(5)在40 50°C的恒溫水浴中加熱并不斷攪拌，直至混合物完全溶解成液體；(6)將溶解的材料置于冷水浴中進(jìn)行冷卻，溫度控制在10°C。本實(shí)施例的相變材料的相變溫度和相變焓測定采用示差掃描量熱儀(DSC)或者 溫度變化曲線分析法。使用組態(tài)王軟件，按60s的時(shí)間間隔記錄樣品溫度。以溫度和時(shí)間為坐標(biāo)軸作出 步冷曲線，觀察相變的過冷度及儲(chǔ)能狀況。制得的相變材料的相變溫度為24. 920C，過冷度為4°C，相變潛熱為14^J/kg。
權(quán)利要求
1.儲(chǔ)存晝夜溫差能的相變材料，其特征在于，由以下重量百分比的原料混合而成 CaCl2 · 6H20 100 份，SrCl2 · 6H20 1-3 份，羥甲基纖維素鈉 3-4 份。
2.一種制備權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)存晝夜溫差能的相變材料的方法，其特征在于，包括 如下步驟(1)CaCl2· 6H20 的制備先將無水氯化鈣研磨成粉末，根據(jù)其溶解度制取40°C下的過飽和溶液，然后在放入 10°C的冷水浴，直至完全結(jié)晶為止；將殘留液倒掉，低溫干燥后得CaCl2 · 6H20 ；(2)稱取1-3份SrCl2· 6H20，將SrCl2 · 6H20添加水?dāng)嚢柚敝镣耆芙猓?3)稱取100份CaCl2· 6H20晶體，將其與溶解的SrCl2 · 6H20和3_4份羥甲基纖維素 鈉均勻混合；(4)在40 50°C的恒溫水浴中加熱并不斷攪拌，直至混合物完全溶解成液體，即可得 到所需要的儲(chǔ)存晝夜溫差能的相變材料。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的無水氯化鈣為化學(xué)純。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于儲(chǔ)存晝夜溫差能的相變材料及其制備方法。其相變材料以CaCl2·6H2O為儲(chǔ)存介質(zhì)，添加SrCl2·6H2O和羥甲基纖維素鈉混合而成。其制備方法是將三種物質(zhì)按配比分別稱量并均價(jià)混合。在40℃的恒溫水浴中加熱并攪拌，直至混合物完全溶解成為透明的液體。本發(fā)明CaCl2·6H2O的優(yōu)點(diǎn)為熔點(diǎn)低、蓄熱容量大、安全無毒、價(jià)廉易得。SrCl2·6H2O顯著降低了CaCl2·6H2O的過冷度，羥甲基纖維素鈉使CaCl2·6H2O經(jīng)反復(fù)循環(huán)后儲(chǔ)熱性能保持穩(wěn)定，可以多次利用。且制備方法簡單，原料價(jià)廉易得。其相變溫度為28℃，相變潛熱為100kJ/kg以上。
文檔編號C09K5/06GK102079971SQ20101012030
公開日2011年6月1日 申請日期2010年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月9日
發(fā)明者于樹軒, 于美, 張利華, 戴祚晟, 施敏敏, 林原培, 章學(xué)來 申請人:上海海事大學(xué)