一种有机-无机复合相变储能材料及其制备方法与流程

本发明涉及一种有机-无机复合相变储能材料及其制备方法，属于清洁能源领域。

背景技术：

相变材料（phasechangematerial，pcm）是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理状态的过程称为相变过程，此过程中相变材料将吸收或释放大量的潜热。潜热储能，或称相变储能，就是利用相变材料在物态变化时吸收或释放热量来进行热能存储的一项技术，具有储能密度大，效率高，近似恒定温度下吸热与放热等优点，因而可以应用于很多领域，如利用电力的“移峰填谷”、工业废热和余热的回收利用、智能空调建筑物、调温调湿、工程保温材料、医疗保健与纺织行业等方面。

相变材料主要分为有机类、无机类和复合类。有机类相变材料主要包括石蜡、脂肪酸和烷烃等；无机类相变材料主要有无机水合盐、熔融盐及金属合金等。有机相变材料存在导热性能差，相变过程中体积变化大，闪点低，可燃等缺陷；无机水合盐存在过冷、相分离的问题，且有不同程度的毒性；熔融盐与金属合金的价格非常高昂，应用领域受到限制。复合相变储热材料能有效克服单一的无机物或有机物相变储热材料存在的缺点，丰富的种类和组合又能拓宽相变材料的性能指标范围和应用领域。因此，复合相变储能材料的开发与研究成为能源领域的热点课题之一。

赤藓糖醇，也称1,2,3,4-丁四醇，是一种相变储能材料，化学热性能稳定，无毒无害，潜热值高达340kj/kg。赤藓糖醇在用作相变储能材料过程中存在两大严重的缺陷，一是导热性能差，导热系数仅为0.77w/(m·k)，二是过冷非常严重，高达100℃。李俊峰等学者（专利公布号cn106281235a，一种多元醇复合相变材料及其制备方法）通过季戊四醇、木糖醇和赤藓糖醇的三元共晶，只将赤藓糖醇的过冷度降低到了35℃～50℃，还有待进一步改进。张强等学者通过向赤藓糖醇中加入短切碳纤维制备出复合物相变材料（专利公布号cn105331334a，一种短切碳纤维/赤藓糖醇相变复合材料的制备方法），其导热系数提高至1.521w/(m·k)。目前，向赤藓糖醇中加入无机水合盐三水合乙酸钠和成核剂而制备出有机-无机复合相变储能材料的文献报道较少。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种有机-无机复合相变储能材料及其制备方法。本发明提供的一种有机-无机复合相变储能材料的相变温度范围为47.0℃~87.1℃，过冷度低，可应用于清洁供暖和农业大棚等领域，且其制备方法简单易行，适合于工业化推广。

为达到以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种有机-无机复合相变储能材料，其特征在于：所述有机-无机复合相变储能材料是以质量百分比74.25%~84.00%的赤藓糖醇、质量百分比0.70%~1.40%的成核剂和质量百分比15.0%~25.0%的三水合乙酸钠为原料制成的。

一种有机-无机复合相变储能材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将赤藓糖醇、成核剂和三水合乙酸钠混合，捣碎，研磨均匀；

（2）在140℃磁力搅拌器上将固体混合物加热至熔化出适量液体，开启搅拌，继续保温搅拌1.0h~1.5h，得到液态物质；

（3）将液态物质自然冷却至室温得到白色固体，即为有机-无机复合相变储能材料。

上述的成核剂为无水磷酸氢二钠或八水合氢氧化钡中的一种。

附图说明

图1为本发明实施例1的有机-无机复合相变储能材料1步冷曲线图。

图2为本发明实施例2的有机-无机复合相变储能材料2步冷曲线图。

图3为本发明实施例3的有机-无机复合相变储能材料3步冷曲线图。

图4为本发明实施例4的有机-无机复合相变储能材料4步冷曲线图。

图5为本发明实施例5的有机-无机复合相变储能材料5步冷曲线图。

图6为本发明实施例6的有机-无机复合相变储能材料6步冷曲线图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明内容做出一些非本质的改进和调整也属于本发明的保护范围。

实施例1

（1）称取42.00克赤藓糖醇、0.50克无水磷酸氢二钠和7.50克三水合乙酸钠于小烧杯中，混合，捣碎，研磨均匀；

（2）在140℃磁力搅拌器上将固体混合物加热至熔化出适量液体，开启搅拌，继续保温搅拌1.5h，得到液态物质；

（3）将液态物质自然冷却至室温得到白色固体，即为有机-无机复合相变储能材料1。

有机-无机复合相变储能材料1的相变温度为87.1℃，过冷至83.5℃，步冷曲线详见附图1，经差示扫描量热仪（dsc）测定，热焓值为251.03j/g。

实施例2

（1）称取37.13克赤藓糖醇、0.38克无水磷酸氢二钠和12.50克三水合乙酸钠于小烧杯中，混合，捣碎，研磨均匀；

（2）在140℃磁力搅拌器上将固体混合物加热至熔化出适量液体，开启搅拌，继续保温搅拌1.0h，得到液态物质；

（3）将液态物质自然冷却至室温得到白色固体，即为有机-无机复合相变储能材料2。

有机-无机复合相变储能材料2的相变温度为47.0℃，过冷至46.4℃，步冷曲线详见附图2，经差示扫描量热仪（dsc）测定，热焓值为109.79j/g。

实施例3

（1）称取40.60克赤藓糖醇、0.40克无水磷酸氢二钠和9.00克三水合乙酸钠于小烧杯中，混合，捣碎，研磨均匀；

（2）在140℃磁力搅拌器上将固体混合物加热至熔化出适量液体，开启搅拌，继续保温搅拌1.2h，得到液态物质；

（3）将液态物质自然冷却至室温得到白色固体，即为有机-无机复合相变储能材料3。

有机-无机复合相变储能材料3的相变温度为82.5℃~84.5℃，几乎无过冷，步冷曲线详见附图3，经差示扫描量热仪（dsc）测定，热焓值为143.72j/g。

实施例4

（1）称取41.10克赤藓糖醇、0.40克无水磷酸氢二钠和8.50克三水合乙酸钠于小烧杯中，混合，捣碎，研磨均匀；

（2）在140℃磁力搅拌器上将固体混合物加热至熔化出适量液体，开启搅拌，继续保温搅拌1.5h，得到液态物质；

（3）将液态物质自然冷却至室温得到白色固体，即为有机-无机复合相变储能材料4。

有机-无机复合相变储能材料4的相变温度范围82.1℃，过冷至74.1℃，步冷曲线详见附图4，经差示扫描量热仪（dsc）测定，热焓值为163.87j/kg。

实施例5

（1）称取40.15克赤藓糖醇、0.35克无水磷酸氢二钠和9.50克三水合乙酸钠于小烧杯中，混合，捣碎，研磨均匀；

（2）在140℃磁力搅拌器上将固体混合物加热至熔化出适量液体，开启搅拌，继续保温搅拌1.5h，得到液态物质；

（3）将液态物质自然冷却至室温得到白色固体，即为有机-无机复合相变储能材料5。

有机-无机复合相变储能材料5的相变温度为79.3℃，过冷至75.8℃，步冷曲线详见附图5，经差示扫描量热仪（dsc）测定，热焓值为139.57j/g。

实施例6

（1）称取41.80克赤藓糖醇、0.70克八水合氢氧化钡和7.50克三水合乙酸钠于小烧杯中，混合，捣碎，研磨均匀；

（2）在140℃磁力搅拌器上将固体混合物加热至熔化出适量液体，开启搅拌，继续保温搅拌1.5h，得到液态物质；

（3）将液态物质自然冷却至室温得到白色固体，即为有机-无机复合相变储能材料6。

有机-无机复合相变储能材料6的相变温度为85.5℃，过冷至80.5℃，步冷曲线详见附图6，经差示扫描量热仪（dsc）测定，热焓值为238.32j/g。

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