CN103468220A - 一种降低无机纳米相变储能材料熔点的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种降低无机纳米相变储能材料熔点的方法，属于建筑低碳节能技术领域,是以无机纳米胶粉作壁材，以纳米无机相变储能材料和降低纳米无机相变储能材料的无机金属盐作芯材，由壁材包封芯材而成一种无机相变纳米储能材料，本发明能改变无机相变储能材料的相变温度，为降低无机相变储能材料相变温度提供了方向。
Description
技术领域
本发明属于建筑低碳节能技术领域,具体地说是一种降低无机纳米相变储能材料熔点的方法。
背景技术
自然环境中每天产生大量的热量，如：太阳能、动物体散发热、燃烧热、摩擦热、物体运转热等。相变储能材料是在其本身发生相变的过程中，吸收这些热量的物质，并在需要时向环境释放，而达到控制周围环境温度和节能的目的。按其化学组成可以分为：有机相变储能材料、混合相变储能材料和无机相变储能材料。有机相变储能材料具有化学稳定性好、相变温度适中、无相分离等优点，然而,有机相变储能材料导热系数较低,致使其在储能系统的应用中传热性能差,从而降低了系统的效能；混合相变储能材料具有在一定范围内可调的优点，但容易老化，经过几次循环后就失去储能效果；无机相变储能材料具有使用范围广、导热系数大、融解热较大、贮热密度大、相变体积变化小、毒性小、价格便宜等优点，深得人们青睐，因此这类无机储能材料的制备和应用在专利申请方面越来越多，如：《一种无机盐/陶瓷基高温相变储能材料的制备工艺》，申请号200510120619.7；《一种无机相变储能材料》，申请号201210037753；《一种无机盐/陶瓷基高温相变储能材料的制备工艺》，申请号CN200810065301.7；《一种高性能中温无机相变储能材料及其制备方法》，申请号201210557115等等。无机相变储能材料通常存在过冷、非均匀融解和相分离等现象，致使应该储能时不储能，应该释放能时不释放能，系统中出现明显分层，相变焓大大衰减。为了解决上述问题，发明人提出各种方案，如《一种储热介质及其用途》，申请号200610104583.8，提出硝酸镁，氯化镁和水组成共晶的盐水化合物；《一种无机相变储能材料》，申请号201210037753.0，采用在无机盐水合物中加入成核剂和分散剂；《一种无机水合盐相变储能材料的制备方法》，申请号200810065301.7，采用在无机盐水合物中加防过冷剂四硼酸钠，这些方法虽然有一些效果，但也只局限于某些体系，在相变储能材料选择和使用存在一定的局限，本发明发明人研究发现，将无机盐水合物相变储能材料分散到纳米级微粒，包裹成纳米微胶囊，能很好地解决相变储能材料的过冷和相分离问题，发明人根据这一发现和构思开发出一系列纳米无机相变储能材料，本发明就是开发的这种无机相变储能材料之一。
本发明人研究发现，许多无机相变储能材料的相变温度或太高或太低，不能满足实际对相变储能材料相变温度的要求，但在制备用纳米级壁材包封纳米级芯材时，加入某些金属盐能改变无机纳米相变储能材料的相变温度，使相变温度降低，本发明就是能将Na 2SO 4·10H 2O由相变温度32.4℃降低到18.0℃的典型例子。
发明内容
本发明的目的在于将无机盐水合物相变储能材料分散到纳米级微粒，并包裹在纳米微胶囊中，克服相变储能材料的过冷和相分离问题，开发出一系列与现有技术不同的无机相变储能材料的同时，还能控制无机盐水合物相变储能材料的温度，满足不同保温，隔热，储能，调温对象对不同无机相变材料性能的要求。
本发明一种降低无机纳米相变储能材料熔点的方法，是以无机纳米胶粉作壁材，以纳米无机相变储能材料和降低纳米无机相变储能材料的无机金属盐作芯材，由壁材包封芯材而成一种无机相变纳米储能材料，所指壁材是指由正硅酸乙酯和硝酸锰水解而成的硅胶、二氧化锰粉，按物质的摩尔比，正硅酸乙酯︰硝酸锰为1︰1，所指能降低无机纳米相变储能材料熔点的金属是指能溶液水不溶于乙醇的碱金属盐，所指无机纳米相变储能材料是指10水硫酸钠Na 2SO 4·10H 2O，摩尔比，碱金属盐︰Na 2SO 4·10H 2O=0.05-0.5︰2.5,壁材与芯材重量比为6︰4。
所述的一种降低无机纳米相变储能材料熔点的方法，降低无机相变纳米储能材料熔点的碱金属盐是指NaCl。
本发明能用锆酸四丁酯或太酸四丁酯代替硝酸锰。
发明效果：
1.本发明产品工艺简单，成本低质量稳定易控。
2.本发明通过快速反应，将无机盐水合物迅速分散成纳米级微粒，并被硅胶和MnO2粉包裹，无机盐结晶水不易散失，微粒分子运动受到约束，有效控制了过冷和相分离的现象。
3.由许多无机相变储能材料的相变温度偏高，往往不能满足实际对相变储能材料相变温度的要求，本发明为降低无机相变储能材料相变温度提供了方向。
4.本发明将Na 2SO 4·10H 2O由相变温度32.4℃降低到18.0℃。
附图说明
图1为未加氯化钠NaCl的无机相变纳米储能材料10水硫酸钠熔化-凝固曲线。图2为加氯化钠NaCl的无机相变纳米储能材料10水硫酸钠熔化-凝固曲线。
图1和图2比较说明，加NaCl的无机相变纳米储能材料相变温度明显降低。
具体实施方式
实施例1
（1）称取氯化钠NaCl 1.4g，10水硫酸钠Na 2SO 4·10H 2O 398.6g，共计400g，加水1000ml，使氯化钠和10水硫酸钠刚好全部溶解，如有不溶物，稍加热，但不超过30℃，使溶解完全，在不断搅拌下加二倍体积的无水乙醇，边加边搅拌，产生纳米级NaCl和Na 2SO 4·10H 2O芯材；
（2）称取正硅酸乙酯322g,硝酸锰278g，共计600g为壁材源，壁材与芯材重量比6︰4，正硅酸乙酯与硝酸锰物质的量比1︰1；
（3）将步骤（2）正硅酸乙酯和硝酸锰加入到步骤（1），边加边搅拌，使正硅酸乙酯和硝酸锰水解；
（4）将步骤（3）混合体以600-1000r/min转速进行搅拌2小时，使水解出的纳米壁材硅胶、硝酸锰将纳米级氯化钠的10水硫酸钠包裹；
（5）离心脱水，风干。
实施例2
（1）称取氯化钠NaCl 14g，10水硫酸钠Na 2SO 4·10H 2O 386g，共计400g，加水1000ml，使氯化钠和10水硫酸钠刚好全部溶解，如有不溶物，适当补充水，使溶解完全，在不断搅拌下加二倍体积的无水乙醇，边加边搅拌，产生纳米级NaCl和Na 2SO 4·10H 2O芯材；
（2）称取正硅酸乙酯322g,硝酸锰278g，共计600g为壁材源，壁材与芯材重量比6︰4，正硅酸乙酯与硝酸锰物质的量比1︰1；
（3）将步骤（2）正硅酸乙酯和硝酸锰加入到步骤（1），边加边搅拌，使正硅酸乙酯和硝酸锰水解；
（4）将步骤（3）混合体以600-1000r/min转速进行搅拌2小时，使水解出的纳米壁材硅胶、硝酸锰将纳米级氯化钠的10水硫酸钠包裹；
（5）离心脱水，风干。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式的限制，任何脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (3)
1.一种降低无机纳米相变储能材料熔点的方法，其特征是以无机纳米胶粉作壁材，以纳米无机相变储能材料和降低纳米无机相变储能材料的无机金属盐作芯材，由壁材包封芯材而成一种无机相变纳米储能材料，所指壁材是指由正硅酸乙酯和硝酸锰水解而成的硅胶、二氧化锰粉，按物质的摩尔比，正硅酸乙酯︰硝酸锰为1︰1，所指能降低无机纳米相变储能材料熔点的金属是指能溶液水不溶于乙醇的碱金属盐，所指无机纳米相变储能材料是指10水硫酸钠Na 2SO 4·10H 2O，摩尔比，碱金属盐︰Na 2SO 4·10H 2O=0.05-0.5︰2.5,壁材与芯材重量比为6︰4。
2.根据权利要求1所述的一种降低无机纳米相变储能材料熔点的方法，其特征是降低无机相变纳米储能材料熔点的碱金属盐是指NaCl。
3.根据权利要求1所述的一种降低无机纳米相变储能材料熔点的方法，其特征是用锆酸四丁酯或太酸四丁酯代替硝酸锰。
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