本公开涉及能源利用领域,尤其涉及相变蓄冷材料及其制备方法、相变蓄冷组件。
背景技术:
1、储能技术作为解决能源供需矛盾的有效手段,被认为是一种提高能源利用效率和保护环境的有效选择,其中储热技术正被广泛应用于电设备的热管理、制冷、供热、生活热水供应等诸多领域。
2、蓄冷材料和设备的发展日益迅速,将固液相变材料封装后作为壳管式潜热储能设备是一种高效、广泛的冷储存方法。但固液相变材料普遍具有低热导率的问题。
3、相关技术中,提高相变材料传热速率的方法主要有两种,一种是加入高导热材料以提高整体的热导率;另一种是添加肋片以增大换热面积。但现有设备的蓄释冷速率仍不够高,加入一般高热导率材料的方法难以兼顾材料稳定性差和相变潜热不足的问题;而在换热管的相变材料侧添加肋片虽然一定程度上能够加快相变材料的凝固和融解速率,但该方法对相变材料相变速率的增强程度有限,且会增加设备的投资成本。相变材料在容器内相变时与传热表面的传热形式为低传热系数的自然对流,通过外力的形式增大对流换热系数又会消耗额外的能量。
技术实现思路
1、有鉴于此,为了至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一,本公开提供了一种相变蓄冷材料及其制备方法、相变蓄冷组件,能够提高导热性能。
2、根据本公开一个方面的实施例,提供了一种相变蓄冷材料,包括相变材料,60-80重量份;温度调节剂,10-20重量份;成核剂,2-5重量份;增稠剂,1-3重量份;以及改性膨胀石墨,3-35重量份; 其中,通过改性膨胀石墨形成网络传热结构,使上述相变蓄冷材料内的温度大致相等,提高上述相变蓄冷材料的导热性能。
3、根据本公开的实施例,上述改性膨胀石墨包括膨胀石墨,1-5重量份;以及改性剂,2-10重量份;其中,上述改性剂和上述膨胀石墨形成亲水基团,以减缓上述改性膨胀石墨的流动。
4、根据本公开的实施例,上述相变材料包括十水硫酸钠或六水氯化钙,上述温度调节剂包括氯化铵,上述改性剂包括季铵盐阳离子表面活性剂,上述增稠剂包括聚合类增稠剂。
5、作为本公开实施例的另一个方面,提供了一种上述任一种相变蓄冷材料的制备方法,包括:
6、将相变材料、成核剂、温度调节剂熔化并混合均匀,得到第一混合溶液;
7、向上述第一混合溶液中逐渐加入增稠剂至上述第一混合分布粘稠且均匀,得到粘稠溶液;以及
8、向上述粘稠溶液加入改性膨胀石墨,将上述改性石墨与上述粘稠溶液搅拌均匀,得到上述相变蓄冷材料。
9、根据本公开的实施例,上述改性膨胀石墨的制备方法包括:
10、将改性剂与分散剂混合均匀,得到第二混合溶液;
11、将上述第二混合溶液与上述膨胀石墨混合均匀,得到第三混合溶液;以及
12、对上述第三混合溶液进行加热,使上述分散剂蒸发,得到上述改性膨胀石墨。
13、根据本公开的实施例,在上述得到第二混合溶液进行加热之前还包括:
14、将上述第三混合溶液置于压力低于大气压的环境下,使上述第三混合溶液中的空气排出。
15、根据本公开的实施例,上述分散剂包括无水乙醇。
16、根据本公开实施例再一个方面的实施例,提供了一种相变蓄冷组件,包括第一容纳器和第二容纳器。第一容纳器内部形成第一容纳腔,上述第一容纳腔内填充有上述任一种相变蓄冷材料。第二容纳器内部形成第二容纳腔,上述第二容纳腔与上述第一容纳腔之间通过换热接触层隔离,使得外部流入上述第二容纳腔的换热流体与上述相变蓄冷材料通过上述换热接触层进行热交换,对上述换热流体进行降温后排出。
17、根据本公开的实施例,上述换热接触层的截面为折线形,以加速上述相变蓄冷材料相变时的自然对流,提高换热效率。
18、根据本公开的实施例,上述换热接触层分别向上述第一容纳腔和上述第二容纳腔内延伸形成多个间隔设置的肋片。上述相变蓄冷组件还包括多个振动传递片,分别嵌入在上述肋片内,以将上述第二容纳腔内上述的换热流体产生的振动传递至上述第一容纳腔,使上述相变蓄冷材料受迫振动以加速相变。
19、根据本公开实施例的相变蓄冷材料,通过加入改性膨胀石墨形成网络传热结构,使上述相变蓄冷材料内的温度大致相等,提高了相变蓄冷材料的导热性能,相变潜热经检测可达130 j/g,提高了材料的冻熔循环稳定性,有效阻断了普通膨胀石墨因漂浮而失效的现象。并且,本公开提供的相变蓄冷材料可产业化生产,成本较低,稳定性较高,材料在市场上的竞争力大。
1.一种相变蓄冷材料,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的相变蓄冷材料,其特征在于,所述改性膨胀石墨包括:
3.根据权利要求2所述的相变蓄冷材料,其特征在于,所述相变材料包括十水硫酸钠或六水氯化钙,所述温度调节剂包括氯化铵,所述改性剂包括季铵盐阳离子表面活性剂,所述增稠剂包括聚合类增稠剂。
4.一种权利要求1-3中任一项所述的相变蓄冷材料的制备方法,其特征在于,包括:
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述改性膨胀石墨的制备方法包括:
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,在所述得到第二混合溶液进行加热之前还包括:
7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述分散剂包括无水乙醇。
8.一种相变蓄冷组件,其特征在于,包括:
9.根据权利要求8所述的相变蓄冷组件,其特征在于,所述换热接触层的截面为折线形,以加速所述相变蓄冷材料相变时的自然对流,提高换热效率。
10.根据权利要求8或9所述的相变蓄冷组件,其特征在于,所述换热接触层分别向所述第一容纳腔和所述第二容纳腔内延伸形成多个间隔设置的肋片;
