一種58℃儲能材料組合物的製作方法
2023-06-07 09:40:46
專利名稱：一種58℃儲能材料組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種58°C儲能材料組合物，該組合物的結晶溫度為57 60°C，熔解潛熱可達到200kJ/kg。添加一定比例的功能添加劑後，使硝酸鎂、氯化鎂的水合物與尿素的共結晶溫度穩定在57 60°C，同時克服了共晶鹽混合物過冷度高、反覆使用過程中容易分層等問題。按照本發明所得到的儲能材料組合物，可廣泛應用於太陽能、地熱儲存以及各種エ業窯爐的餘熱回收等領域。
背景技術：
在物質熔解或結晶時，都會伴有熱量的吸收或釋放，例如液態水在0°C時會釋放出大量的熱能並轉化成為固態水(冰)，而在標準大氣壓下液態水在100°c會吸收大量熱能並轉化成為氣態水(水蒸汽)，這類物質可以用於特定溫度下的熱能儲存或釋放，我們稱之為儲能材料。但實際上並不是所有的物質都能夠遵循這ー規律，大多數物質在液態狀態下溫度降至其結晶溫度時並不能立即轉化成固態，而是在結晶溫度以下的某個溫度固化而釋放其潛熱，理論結晶溫度與實際結晶溫度的差值即稱之為過冷度，過冷度嚴重者甚至可以高達數十度，這將導致儲能材料儲存的熱量不能根據需要有效釋放；而有些物質則因為自身的溶解度、蒸發等問題使結晶和熔化兩個過程不可逆，不能用於熱能的儲存例如硝酸鎂的六水合物其熔點為90 95°C，此溫度接近水的沸點(100°C )，水分流失嚴重，會導致再次結晶時儲熱容量的持續衰減。結晶是一種微觀的物理現象，影響結晶的因素有很多，塵埃或輕微的振動就有可能引發結晶，為進一歩提高結晶的確定性，使用儲能材料的結晶行為可控、有序，同時克服溫度過高造成的儲能材料壽命衰減等問題，本發明公布了ー種主要由硝酸鎂、氯化鎂和水構成的組合物，在尿素、硫酸鎂、碳酸鎂、氣相法ニ氧化矽等添加劑的共同作用下，其結晶溫度可以降低到57 60°C，並能夠保持其熔化潛熱在200kJ/kg。
發明內容
本發明的目的在於提供了ー種58°C儲能材料組合物，其結晶溫度為57 60°C，熔化潛熱約為200kJ/kg。可用於太陽能等間歇能源的儲存、エ業窯爐等餘熱回收等領域。為實現本發明的上述目的，本發明提供了一種儲能材料組合物，主要成分包括Mg (NO3) 2、MgCl2、H2O 和 CO (NH2) 2、MgS04、MgC03、氣相法 SiO2 等功能添加剤。在該組合物中Mg(N03)2、MgCl2' H2O為主要組分，Mg(NO3)2質量含量為27. 4 36. 2%,MgCl2 質量含量為 11. 6 17. 6%,H2O 質量含量為 36 40%，其中 Mg(NO3)2、MgCl2摩爾比為I : I 2 : l，Mg(N03)2、H20摩爾比為I 6，MgCl2、H20摩爾比為I 6，其它添
加劑的比例如下CO(NH2)25-10%
MgSO43-8%
MgCO30.5-1.2%
氣相法SiO21-5%對本發明所提供的相變材料組合物按照步冷曲線法進行了結晶溫度、過冷度測試，並用DSC差熱掃描量熱儀測試其熔解潛熱。同時，針對相變穩定性問題採用高溫靜置法，放於70°C條件下48小時，觀察其不溶鹽析出情況。
具體實施例方式本發明通過以下具體實施例更詳細的描述本發明，可以使本專業技術人員更全面的了解本發明，但不以任何方式限制本發明。
實施例I將400 克水加熱至 90°C，然後依次將 274 克Mg (NO3) 2、176 克 MgCl2、60 克 CO (NH2)2,30克MgS04、10克MgCO3依次加入到水中，溶解完畢後加入50克氣相法SiO2高速攪拌，待溶液體系穩定後在常溫下靜止存放72小吋。按照步冷曲線法測試其結晶溫度為58. 2V，過冷度為4°C，熔解潛熱為196kJ/kg，70°C條件下放置48小時、無明顯分層析出現象，體系比較穩定。實施例2將59. 55千克水加熱至90°C，然後依次將54. 3千克1%(唚3)2、17.4千克1%(12、7. 5千克CO (NH2) 2、9千克MgSO4.750克MgCO3依次加入到水中，溶解完畢後加入I. 5千克氣相法SiO2高速攪拌，待溶液體系穩定後在常溫下靜止存放72小吋。按照步冷曲線法測試其結晶溫度為59. (TC，過冷度為4. 8°C，熔解潛熱為204kJ/kg，70°C條件下放置48小吋、無明顯分層析出現象，體系比較穩定。實施例3將108克水加熱至90 °C，然後依次將88. 5克Mg(N03)2、38. I克MgCl2、30克CO(NH2)2,24克MgS04、2. 4克MgCO3依次加入到水中，溶解完畢後加入9克氣相法SiO2高速攪拌，待溶液體系穩定後在常溫下靜止存放72小吋。按照步冷曲線法測試其結晶溫度為57. 5°C，過冷度為3. 8°C，熔解潛熱為201kJ/kg，70°C條件下放置48小時、無明顯分層析出現象，體系比較穩定。實施例4將29. 84千克水加熱至90°C，然後依次將22. 24千克Mg (NO3) 2、11. 92千克MgCl2、6. 4千克CO (NH2) 2、5. 84千克MgSO4、480克MgCO3依次加入到水中，溶解完畢後加入3. 28千克氣相法SiO2高速攪拌，待溶液體系穩定後在常溫下靜止存放72小吋。按照步冷曲線法測試其結晶溫度為58. 5°C，過冷度為4. 2°C，熔解潛熱為211kJ/kg，70°C條件下放置48小吋、無明顯分層析出現象，體系比較穩定。實施例5將385 克水加熱至 90°C，然後依次將 339 克Mg (NO3) 2、121 克 MgCl2、72 克 CO (NH2)2,53克MgS04、7克MgCO3依次加入到水中，溶解完畢後加入23克氣相法SiO2高速攪拌，待溶液體系穩定後在常溫下靜止存放72小吋。按照步冷曲線法測試其結晶溫度為58. 9°C，過冷度為2. 7°C，熔解潛熱為206kJ/kg，70°C條件下放置48小時、無明顯分層析出現象，體系比
較穩定。對比例I將389 克水加熱至 90°C，然後依次將 400 克 Mg (NO3) 2、86 克 MgCl2、50 克 CO (NH2) 2、60克MgS04、5克MgCO3依次加入到水中，溶解完畢後加入10克氣相法SiO2高速攪拌，待溶液體系穩定後在常溫下靜止存放72小吋。按照步冷曲線法測試其結晶溫度，結晶過程緩慢，從90°C開始出現結晶直至55°C完全結晶， 無明顯的固定結晶溫度。對比例2將385 克水加熱至 90°C，然後依次將 339 克 Mg(NO3) X、121 克 MgCl2、53 克 MgS04、7克MgCO3依次加入到水中，溶解完畢後加入23克氣相法SiO2高速攪拌，待溶液體系穩定後在常溫下靜止存放72小吋。按照步冷曲線法測試其結晶溫度，溫度降至70°C開始出現結晶，最終結晶溫度恆定在85°C，過冷度約為15°C，70°C條件下放置48小時、該組合物未熔化。對比例3將385 克水加熱至 90°C，然後依次將 339 克Mg (NO3) 2、121 克 MgCl2、72 克 CO (NH2)2,53克MgS04、7克MgCO3依次加入到水中，溶解完畢在常溫下靜止存放72小吋。按照步冷曲線法測試其結晶溫度為58. 40C，過冷度為3. 6°C，熔解潛熱為209kJ/kg，70°C條件下放置48小時，分層現象較為明顯。通過上述實施例I 5，本發明公開的58°C儲能材料組合物的結晶溫度為57 60°C，過冷度均低於5°C，體系比較穩定，未出現明顯分層失效問題。對比例I表明，Mg (NO3) 2、MgCl2調整了比例後，無固定的結晶溫度，在對比例2中未添加CO (NH2) 2，導致體系結晶溫度偏高，對比例3中在前面實驗的基礎上去掉了氣相法SiO2，該組合的穩定性變差，出現了分層現象。以上所述僅為本發明的較佳實施例，並非用來限定本發明的實施範圍，所以凡依本發明所述範圍的特徵原料、特徵步驟以及配方等同的變化，均應包括在本發明的申請專利範圍之內。
權利要求
1.本發明所述58°c儲能材料組合物，其特徵在於含有Mg(NO3)2^MgCl2,H2O和CO (NH2)2,MgS04、MgC03、氣相法SiO2等功能添加劑。
2.根據權利要求I所述的組合物，特徵在於構成儲能材料的主要組分是Mg(N03)2、MgCl2'H2O。
3.根據權利要求2所述的主要組分中MgCl2和MgCl2的摩爾比為I: I 2 : I。
4.根據權利要求2所述的主要組分中Mg(NO3)2與水的摩爾比為I: 6。
5.根據權利要求2所述的主要組分中MgCl2與水的摩爾比為I: 6。
6.根據權利要求2所述的主要組分的質量含量如下Mg (NO3) 2 27. 4 36. 2% MgCl211. 6 17. 6% H2O36 40%
7.根據權利要求I所述的組合物，其特徵在於各功能添加劑的重量比如下 CO(NH2)25-10% MgSO43-8%MgCO30.5-1.2% 氣相法SiO21-5%
全文摘要
本發明公布了一種以硝酸鎂、氯化鎂、水和尿素、硫酸鎂、碳酸鎂、氣相法二氧化矽構成的儲能材料組合物，其結晶溫度為57～60℃，溶解熱大於200kJ/kg，可廣泛應用於太陽能、地熱儲存以及各種窯爐餘熱回收等領域。
文檔編號C09K5/06GK102786913SQ20121031611
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月31日 優先權日2012年8月31日
發明者程紹海 申請人:北京精新相能科技有限公司