一种制冷用相变复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及相变储能材料技术领域，具体涉及一种制冷用相变复合材料及其制备方法。

背景技术：

全球能源危机形势严峻，能源的高效利用是目前能源领域的研究热点。热能是一种普遍存在的能源，热能在自然界的存在方式是多样的，开发自然界存在的其他新热能，如太阳能、光伏等成为热能研究者的重要课题。但是，自然界存在的某些热能是不稳定的，人们希望能够将这些不稳定的热能存储起来，需要使用的时候再释放出来，能够存储热能的相变材料研究领域应运而生。

相变材料作为一种重要的储能材料，由于其储热密度大、过程容易控制、储热放热过程近似等温、可控温度范围广等优点，已经成为储热技术领域研究的热点问题。相变材料在一定温度范围内相态发生变化，而整个相变过程中材料本身的温度几乎保持不变，形成一个较宽的温度平台，同时吸收或释放较大的潜热，这种特性可以用于太阳能利用、余热回收利用、建筑保暖及空调节能等领域。

相变储能材料可分为无机（inorganic）和有机（organic）相变材料。也可分为水合盐（hydratedsalts）相变材料合蜡质（paraffinwax）相变材料。

相变材料的相变温度点则决定了该材料的应用方向，相变点在50℃以上的，可用于热能的存储和释放；而相变点在25℃附近，或低于25℃的材料则可用于制冷领域。相变复合材料，它能够克服单一的无机物或有机物相变材料存在的缺点，又可以改善相变材料的热导效率和应用效果，是一种较为理想的相变储热材料，其腐蚀性小、无毒、稳定性高，在恒温控制领域，已有广泛的应用，是目前重要的储能方式。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种制冷用相变复合材料，以及该相变复合材料的制备方法。

此相变复合材料的核心成分是频哪醇，别称2,3-二甲基-2,3丁二醇，四甲基乙二醇，凤梨醇。无色针状晶体，一般为含水结晶体，称为六水合频哪醇。熔点43℃，沸点174.4℃，相对密度0.967，闪点77℃。微溶于冷水，混溶于热水、乙醇、乙醚。频哪醇是一种新型化工试剂原料，也是农药，医药工业上一种很重要的中间体。

本发明提出了一种制冷用相变复合材料，包括质量百分比为40~60%的频哪醇或六水合频哪醇，或两者的混合物，质量百分比为30~40%的有机物，质量百分比为5~20%的导热材料，质量百分比为1~5%的钠盐。

优选地，所述的频哪醇或六水合频哪醇的质量百分比为40~60%。

优选地，所述的频哪醇和六水合频哪醇的混合物质量百分比为40~60%。

优选地，所述的有机物为咪唑，己二醇，乙醇，乙酰胺或者其中两者的混合物。

优选地，所述的两种有机物混合物的质量比为1:4，1:3，1:2，1:1，2:1，3:1和4:1。

优选地，所述的导热材料为石墨，碳纤维，石墨烯，二氧化硅中任意一种或两种以上的混合物。

优选地，所述的钠盐为nacl，na2so4，nano3，na2co3，na2hpo4中任意一种或两种及以上的混合物。

发明中，除另有说明以外，所有百分比均为质量比。

本发明还提出了一种制冷用相变复合材料的制备方法，包括：

（1）将一定质量的六水合频哪醇于50~90℃加热熔化，加入一定质量的有机物、导热材料和钠盐，混合搅拌0.3~2h，至完全融化至透明态；

（2）自然冷却至室温，即得一种制冷用相变复合材料。

优选地，频哪醇或六水合频哪醇的加热温度为60~90℃。

优选地，混合搅拌的时间为0.3~2小时。

本发明具有以下优点：

（1）采用加入其他有机和无机物质的方法，形成一种制冷用相变复合材料。

（2）形成的制冷用相变复合材料无相分离现象。

（3）形成的制冷用相变复合材料过冷度小。

（4）加入了无机导热材料，提高了体系与外界的能量交换效率。

（5）加入钠盐，能够有效降低结晶水的蒸汽挥发度，延长相变材料的使用寿命。

具体实施方式

总体而言，本发明旨在提出一种制冷用相变复合材料，可应用于相变制冷领域。下面将详述相变复合材料的制备方法。

实施例1

（1）将50g的六水合频哪醇加入到带有搅拌和加热的反应器中，设置加热温度为50℃

开启搅拌，直至六水合频哪醇完全变为液体均相；

（2）加入40g的咪唑，搅拌直到体系变为均相；

（3）再依次加入7g的石墨和3g的nacl，继续恒温搅拌1小时，自然冷却至室温，形成均匀的相变复合材料；

（4）该制冷用相变复合材料的相变温度为12.8℃，过冷至11℃结晶，且所得到的制冷用相变复合材料经过3000次循环后，无相分离，过冷度小于2℃。

实施例2

（1）将40g的六水合频哪醇加入到带有搅拌和加热的反应器中，设置加热温度为60℃，开启搅拌，直至六水合频哪醇完全变为液体均相；

（2）加入40g的己二醇，搅拌直到体系变为均相；

（3）再依次加入15g的二氧化硅和5g的na2so4，继续恒温搅拌1.5小时，自然冷却至室温，形成均匀的相变复合材料；

（4）该制冷用相变复合材料的相变温度为17.9℃，过冷至34.6℃结晶，且所得到的相变复合材料经过3000次循环后，无相分离，过冷度小于2℃。

实施例3

（1）将50g的六水合频哪醇和10g的频哪醇加入到带有搅拌和加热的反应器中，设置加热温度为70℃，开启搅拌，直至六水合频哪醇完全变为液体均相；

（2）加入30g的氯化胆碱，搅拌直到体系变为均相；

（3）再依次加入5g的石墨烯，3g二氧化硅和2g的na2hpo4，继续恒温搅拌1小时，自然冷却至室温，形成均匀的相变复合材料，

（4）该制冷用相变复合材料的相变温度为19℃，过冷至18℃结晶，且所得到的相变复合材料经过3000次循环后，无相分离，过冷度小于2℃。

实施例4

（1）将46g的六水合频哪醇加入到带有搅拌和加热的反应器中，设置加热温度为60℃，开启搅拌，直至六水合频哪醇完全变为液体均相；

（2）依次加入20g的氯化胆碱，10g乙酰胺，搅拌直到体系变为均相；

（3）再依次加入10g的碳纤维，10g石墨烯，2g的nano3和2gna2hpo4，继续恒温搅拌1小时，自然冷却至室温，形成均匀的相变复合材料。

（4）该制冷用相变复合材料的相变温度为20.3℃，过冷至18℃结晶，且所得到的相变复合材料经过3000次循环后，无相分离，过冷度小于2℃。

本发明不受上述实施例的限制，其他的任何在未背离本发明实质及原则下做出的修改、修饰、简化、组合等，均认为是等效的置换，都包含在本发明的保护范围内。

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