製備有機分子合金相變儲能材料的方法
2023-06-09 15:08:41
專利名稱：製備有機分子合金相變儲能材料的方法
技術領域：
本發明屬於熱能貯存技術領域，特別涉及相變儲能材料的製備方法領域。
背景技術：
相變儲能材料是利用材料在相變過程中吸熱或放熱來儲存能量或釋放能量的，具有儲熱密度高、儲熱放熱近似等溫、過程易控制等特點。相變儲能材料的種類很多，按相變的方式可分為固-固相變材料、固-液相變材料、固-氣相變材料、液-氣相變材料等；按材料的組成成分可分為無機類和有機類(包括高分子類)相變儲能材料。
有機類相變材料常用的有石蠟、脂肪酸或其酯類、醇類、芳香烴類、芳香酮類、醯胺類等。有機類相變材料的優點是在固體狀態時成型性較好、一般不容易出現過冷現象和相分離，材料的腐蝕性較小，性能比較穩定，毒性小、成本低；缺點是導熱係數小、密度較小、從而單位體積的儲能能力較小，熔點較低，不適於高溫場合中應用，且易揮發、易燃燒甚至爆炸或被空氣中的氧氣緩慢氧化而老化。
發明內容
本發明的目的是提出一種相變溫度可調的、相變熱較大的有機分子合金相變儲能材料的製備方法。
由於有機分子合金的相變性能與單一組份的相變性能不同，因此，可以通過調節不同組份及配比以得到一系列不同相變溫度和相變熱的相變材料。本發明採用高溫保溫與超聲波震動相結合的方法，並利用現代熱分析技術，通過對一系列試配比混合物進行熱分析測試，研究不同配比有機分子合金相變材料的熱性能，取具有單相變溫度和最大相變熱的試配比，從而製備出性能符合要求的有機分子合金相變儲能材料。
本發明所述的有機分子合金相變儲能材料的製備方法，其步驟如下a、試配比混合物製備按適當的配比間距設定一系列試配比，按設定試配比秤量有機相變材料，製得試配比混合物；b、高溫保溫將步驟a得到的試配比混合物在恆溫80～100℃中保持1～4小時；c、超聲波震動將步驟b得到的產物超聲波震動1～5分鐘，超聲波頻率40～50千赫茲，溫度控制在50～80℃；
d、利用熱分析技術測試不同試配比的有機相變材料的相變溫度和相變熱，取具有單相變溫度和最大相變熱試配比的有機分子合金相變儲能材料為目標產物。
本發明所述的有機分子合金相變儲能材料的製備方法，其中步驟a所述的熱分析技術是指差示掃描量熱(DSC)分析技術；有機相變材料可以是烷烴、脂肪酸及其衍生物中的兩種或兩種以上的材料，如肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、硬脂酸丁酯、十二醇，十四醇、十六醇、二十二烷、二十六烷等。
本發明的有益效果利用本發明所述的有機分子合金相變儲能材料的製備方法，可以將多種不同的有機相變材料組合在一起，通過現代熱分析技術調節分子合金的不同組份和相同組份的不同配比都可以得到不同相變溫度的相變材料，再採用高溫保溫與超聲波震動相結合的方法，製備出自然界中沒有的、相變溫度可調節的、相變熱較大的有機分子合金相變儲能材料。
圖1是實施例1製得的機分子合金相變儲能材料的DSC曲線。
圖2是實施例2製得的機分子合金相變儲能材料的DSC曲線。
圖3是實施例3製得的機分子合金相變儲能材料的DSC曲線。
具體實施例方式
實施例1用化學純的正辛酸、月桂酸作為原料。設定試配比(摩爾比)系列為正辛酸∶月桂酸＝5∶95，10∶90，15∶85，20∶80，25∶75，30∶70，35∶65，40∶60，45∶55，50∶50，55∶45，60∶40，65∶35，70∶30，75∶25，80∶20，85∶15，90∶10，95∶5。將試配比混合物在80℃的恆溫保溫容器內保溫4小時，然後把試管放入超聲波發生儀的水浴中，控制水浴的溫度為60℃，超聲波振動時間為3分鐘，超聲波頻率為40～50千赫茲。經過對上述系列試配比混合物進行熱分析測試，取具有單相變溫度和最大相變熱的試配比，確定目標配比為正辛酸∶月桂酸＝80∶20(摩爾比)，此分子合金的DSC測試結果見圖1。
實施例2用化學純的正辛酸、棕櫚酸作為原料。設定試配比(摩爾比)系列為正辛酸∶棕櫚酸＝5∶95，10∶90，15∶85，20∶80，25∶75，30∶70，35∶65，40∶60，45∶55，50∶50，55∶45，60∶40，65∶35，70∶30，75∶25，80∶20，85∶15，90∶10，95∶5。將試配比混合物在90℃的恆溫保溫容器內保溫2.5小時，然後把試管放入超聲波發生儀的水浴中，控制水浴的溫度為50℃，超聲波振動時間為5分鐘，超聲波頻率為40～50千赫茲。經過對上述系列試配比混合物進行熱分析測試，取具有單相變溫度和最大相變熱的試配比，確定目標配比為正辛酸∶棕櫚酸＝95∶5(摩爾比)，此分子合金的DSC測試結果見圖2。
實施例3用化學純的癸酸、肉豆蔻酸作為原料。設定試配比(摩爾比)系列為癸酸∶肉豆蔻酸＝5∶95，10∶90，15∶85，20∶80，25∶75，30∶70，35∶65，40∶60，45∶55，50∶50，55∶45，60∶40，65∶35，70∶30，75∶25，80∶20，85∶15，90∶10，95∶5。將試配比混合物在100℃的恆溫保溫容器內保溫1小時，然後把試管放入超聲波發生儀的水浴中，控制水浴的溫度為80℃，超聲波振動時間為1分鐘，超聲波頻率為40～50千赫茲。經過對上述系列試配比混合物進行熱分析測試，取具有單相變溫度和最大相變熱的試配比，確定目標配比為癸酸∶肉豆蔻酸＝75∶25(摩爾比)，此分子合金的DSC測試結果見圖3。
由以上實施例和有機分子合金的DSC測試結果可見，利用本發明所述的有機分子合金相變儲能材料的製備方法可以得到自然界中本來不存在的相變材料，並且可以得到實際應用中所需要的特定溫度的相變材料，同時還保證具有較高的相變熱。
權利要求
1.一種有機分子合金相變儲能材料的製備方法，其步驟如下a、試配比混合物製備按適當的配比間距設定一系列試配比，按設定試配比秤量有機相變材料，製得試配比混合物；b、高溫保溫將步驟a得到的試配比混合物在恆溫80～100℃中保持1～4小時；c、超聲波震動將步驟b得到的產物超聲波震動1～5分鐘，超聲波頻率40～50千赫茲，溫度控制在50～80℃；d、利用熱分析技術測試不同試配比的有機相變材料的相變溫度和相變熱，取具有單相變溫度和最大相變熱試配比的有機分子合金相變儲能材料為目標產物。
2.如權利要求1所述的有機分子合金相變儲能材料的製備方法，其特徵在於步驟a所說的有機相變材料是指烷烴、脂肪酸及其衍生物中的兩種或兩種以上的材料。
3.如權利要求2所述的有機分子合金相變儲能材料的製備方法，其特徵在於步驟a所說的有機相變材料是指肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、硬脂酸丁酯、十二醇，十四醇、十六醇、二十二烷、二十六烷中的兩種或兩種以上的材料。
4.如權利要求1所述的有機分子合金相變儲能材料的製備方法，其特徵在於步驟d所說的熱分析技術是指差示掃描量熱分析技術。
全文摘要
本發明涉及相變儲能材料的製備方法領域。本發明所述的有機分子合金儲能材料的製備方法步驟如下先按適當的配比間距設定一系列試配比，按設定試配比秤量有機相變材料製得試配比混合物，然後在80～100℃中恆溫保持1～4小時，再將得到的產物超聲波震動1～5分鐘，超聲波頻率40～50千赫茲，溫度控制在50～80℃，最後利用熱分析技術測試不同試配比的有機相變材料的相變溫度和相變熱，取具有單相變溫度和最大相變熱試配比的有機分子合金相變儲能材料為目標產物。利用該方法可以將多種不同的有機相變材料組合在一起，製備出自然界中沒有的、相變溫度可調節的、相變熱較大的有機分子合金相變儲能材料。
文檔編號G01K17/08GK1869145SQ20051002622
公開日2006年11月29日 申請日期2005年5月26日 優先權日2005年5月26日
發明者張東, 田勝力 申請人:同濟大學