一种复合无机盐相变蓄冷剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及复合无机盐制备技术领域，尤其是一种复合无机盐相变蓄冷剂及其制备方法。

背景技术

我国峰谷用电量比高于发达国家，威胁电网的安全和稳定。供暖、通风和空调系统将占建筑物能源消耗的65％以上，夏季高峰期空调制冷能耗甚至占建筑总能耗的85％。夏季空调负荷主要集中于白天，夜间制冷需求量较低，利用相变材料蓄冷技术，在夜间负荷低谷点利用谷电价制冷并储存，在白天负荷高峰时段将储存的冷量释放出来，能够克服能源需求与供应之间的不匹配，节约空调运行费用，降低空调设备安装容量，促进电力负荷削峰填谷，是缓解能源供需矛盾的有效途径。

无机盐是常见的蓄冷材料之一，被广泛应用于建筑节能、食品储存、温室节能、太阳能储存等领域。相对于常规的水蓄冷、冰蓄冷等方式，无机盐相变材料具有一些自身性质上的优势，比如工作温度可选择范围宽泛、相变过程体积波动相对较小，以及较高的储能密度等。然而，大多数无机盐蓄冷材料存在过冷现象和相分离现象，导热率相对于蓄冷设备其他部分较低，以及由于多次热循环导致的相变材料热稳定性等问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了复合无机盐相变蓄冷剂及其制备方法，以解决无机盐蓄冷剂过冷度大、相分离严重的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种复合无机盐相变蓄冷剂，包括以下质量分数的组分：

十水硫酸钠，31％-33％；

十二水磷酸氢钠，47％-49％；

氯化铵，15％-17％；

成核剂，1.6％-2.4％；

增稠剂，0.8％-2.4％；

纳米二氧化钛，0.8％。

其进一步技术方案为：

所述成核剂为硼砂或氧化铝。

所述增稠剂为羧甲基纤维素或聚丙烯酰胺。

所述相变蓄冷剂的相变温度为5.5-6.3℃，过冷度为0.3-1.2℃，相变潜热约为140kJ/kg。

一种复合无机盐相变蓄冷剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按照组分质量分数将十水硫酸钠、十二水磷酸氢钠、氯化铵、成核剂、纳米二氧化钛混合，放置在40℃热水中水浴加热至融化，并搅拌均匀；

步骤二：称量增稠剂加入步骤一中搅拌均匀的混合物中，充分搅拌使增稠剂溶胀，得到复合无机盐相变蓄冷剂，将蓄冷剂放入2℃的低温水浴中，逐渐冷却降温至凝固。

本发明的有益效果如下：

本发明的蓄冷剂过冷度较低，液态时呈凝胶状，无相分离现象，导热性能优于普通无机盐蓄冷剂，多次循环后热稳定性良好，使用寿命较长。本发明蓄冷剂具有制备方法简单、价格低廉的优点，其相变温度5.5-6.3℃，过冷度0.3-1.2℃，相变潜热约为140kJ/kg，适用于建筑空调蓄冷领域。

附图说明

图1是本发明复合无机盐相变蓄冷剂的DSC曲线图。

图2是本发明复合无机盐相变蓄冷剂循环第1次及第50次的步冷曲线图。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的具体实施方式。

本实施例的一种复合无机盐相变蓄冷剂，包括以下组分：十水硫酸钠、十二水磷酸氢钠、氯化铵、成核剂、增稠剂，以及纳米二氧化钛，上述组分质量分数为：

十水硫酸钠，31％-33％；

十二水磷酸氢钠，47％-49％；

氯化铵，15％-17％；

成核剂，1.6％-2.4％；

增稠剂，0.8％-2.4％；

纳米二氧化钛，0.8％。

上述实施例中，十水硫酸钠、十二水磷酸氢钠为主要的能量存储剂，氯化铵为调整相变点的主要化学成分，成核剂用于降低蓄冷剂的过冷度，增稠剂避免蓄冷剂发生相分离，纳米二氧化钛用于增强蓄冷剂导热性能。

上述实施例中，蓄冷剂的相变温度在5-7℃，用于配合空调主机制冷时供回水温度，提高蓄冷时主机运行效率，降低蓄冷运营成本。

上述实施例中，蓄冷剂的过冷度为0.3-1.2℃，相变潜热约为140kJ/kg。

如图1所示，将样品从-20℃升温至40℃得到样品的DSC曲线，从而测得样品的相变温度6.3℃及相变潜热139J/g。

如图2所示，利用本实施例的蓄冷剂进行蓄冷释冷循环试验，第一次循环和第五十次试验过程中相变温度能够基本保持在6℃左右，符合本文对相变温度的区间要求，过冷度无明显增加，说明其热稳定性好，多次工作循环后依然保持较高性能。

具体实施例一

复合无机盐相变蓄冷剂蓄冷剂包括以下组分：十水硫酸钠、十二水磷酸氢钠、氯化铵、成核剂、增稠剂，以及纳米二氧化钛，其中，成核剂为硼砂，增稠剂为羧甲基纤维素；上述各组分的质量百分比为：十水硫酸钠32％；十二水磷酸氢钠48％；氯化铵16％；硼砂1.6％；羧甲基纤维素1.6％；纳米二氧化钛0.8％。

具体制备工艺方法如下：

1)按照组分配比将十水硫酸钠、十二水磷酸氢钠、氯化铵、硼砂、纳米二氧化钛混合，放置在40℃热水中水浴加热至融化，并搅拌均匀；

2)称量羧甲基纤维素加入步骤1)中搅拌均匀的混合物中，充分搅拌，使羧甲基纤维素溶胀，得到复合无机盐相变蓄冷剂，将蓄冷剂放入2℃的低温水浴中，逐渐冷却降温至凝固；

制备所得蓄冷剂呈凝胶状，相变温度6.3℃，过冷度约为0.5℃。

具体实施例二

所述蓄冷剂包括以下组分：十水硫酸钠、十二水磷酸氢钠、氯化铵、成核剂、增稠剂，以及纳米二氧化钛，其中，成核剂为氧化铝，增稠剂为羧甲基纤维素，上述各组分的质量百分比为：十水硫酸钠31.5％；十二水磷酸氢钠47.2％；氯化铵15.7％；氧化铝2.4％；羧甲基纤维素2.4％；纳米二氧化钛0.8％。

具体制备工艺方法如下：

1)按照组分配比将十水硫酸钠、十二水磷酸氢钠、氯化铵、氧化铝、纳米二氧化钛混合，放置在40℃热水中水浴加热至融化，并搅拌均匀；

2)称量羧甲基纤维素加入步骤1)中搅拌均匀的混合物中，充分搅拌使羧甲基纤维素溶胀，得到复合无机盐相变蓄冷剂，将蓄冷剂放入2℃的低温水浴中，逐渐冷却降温至凝固；

制备所得蓄冷剂呈凝胶状，相变温度5.8℃，过冷度约为1.2℃。

具体实施例三

所述蓄冷剂包括以下组分：十水硫酸钠、十二水磷酸氢钠、氯化铵、成核剂、增稠剂，以及纳米二氧化钛，其中，成核剂为硼砂，增稠剂为聚丙烯酰胺，上述各组分的质量百分比为：十水硫酸钠32.3％；十二水磷酸氢钠48.4％；氯化铵16.1％；硼砂1.6％；聚丙烯酰胺0.8％；纳米二氧化钛0.8％。

具体制备工艺方法如下：

1)按照组分配比将十水硫酸钠、十二水磷酸氢钠、氯化铵、硼砂、纳米二氧化钛混合，放置在40℃热水中水浴加热至融化，并搅拌均匀；

2)称量聚丙烯酰胺加入步骤1)中搅拌均匀的混合物中，充分搅拌使聚丙烯酰胺溶胀，得到复合无机盐相变蓄冷剂，将蓄冷剂放入2℃的低温水浴中，逐渐冷却降温至凝固；

制备所得蓄冷剂呈凝胶状，相变温度6.0℃，过冷度约为0.3℃。

具体实施例四

所述蓄冷剂包括以下组分：十水硫酸钠、十二水磷酸氢钠、氯化铵、成核剂、增稠剂，以及纳米二氧化钛，其中，成核剂为氧化铝，增稠剂为聚丙烯酰胺，上述各组分的质量百分比为：十水硫酸钠31.7％；十二水磷酸氢钠47.6％；氯化铵15.9％；氧化铝2.4％；聚丙烯酰胺1.6％；纳米二氧化钛0.8％。

具体制备工艺方法如下：

1)按照组分配比将十水硫酸钠、十二水磷酸氢钠、氯化铵、氧化铝、纳米二氧化钛混合，放置在40℃热水中水浴加热至融化，并搅拌均匀；

2)称量聚丙烯酰胺加入步骤1)中搅拌均匀的混合物中，充分搅拌使聚丙烯酰胺溶胀，得到复合无机盐相变蓄冷剂，将蓄冷剂放入2℃的低温水浴中，逐渐冷却降温至凝固；

制备所得蓄冷剂呈凝胶状，相变温度5.5℃，过冷度约为0.9℃。

本实施例的所制备的蓄冷剂过冷度低，无相分离现象，导热性好，使用寿命长，制备过程简单，适用于建筑中央空调蓄冷领域。