相变储能材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于储能材料技术领域，具体地讲，设及一种相变储能材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 相变储能材料作为一种高效的热能储存介质，在航空航天、太阳能利用、采暖和空 调、供电系统优化、医学工程、军事工程、储热建筑等诸多领域都有重要的应用价值和广阔 的应用前景。
[0003] 传统的相变储能材料主要包括结晶水合盐和烙融盐等无机相变储能材料，W及高 级脂肪控（石蜡）、高级脂肪酸、醇及其混合物等有机相变储能材料。但是，通常无机相变储 能材料存在着W下两个问题：一是过冷现象，即该相变储能材料冷凝到冷凝点时并不结晶， 导致其内部物质不能及时发生相变，从而影响热量的及时释放和利用；二是出现相分离现 象，即当溫度上升时，该相变储能材料所释放出来的结晶水的数量不足W烙解所有的非晶 态固体脱水盐（或低水合物盐），在逆向过程中，沉降到底部的脱水盐又无法和结晶水结合 而不能重新结晶，使得相变过程不可逆，从而造成该相变储能材料的储能能力随着相变次 数的增加而逐渐下降。而有机相变储能材料存在W下缺点：导热系数小、密度小、相变溫度 低、易挥发、相变时体积变化大，W及易被空气缓慢氧化而老化，甚至燃烧等缺点。
[0004] 近年来，复合型相变储能材料应运而生，它既能有效克服单一的无机相变储能材 料或有机相变储能材料存在的缺点，又可W改善相变储能材料的应用效果并扩展其应用范 围。但是，复合型相变储能材料包括相变材料和支撑材料两部分，相变材料和支撑材料通过 吸附等方法来形成复合型相变储能材料，但经过复合形成的相变储能材料的储能密度会降 低，且该类相变储能材料的制备工艺复杂、稳定性差。
【发明内容】
[0005] 为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种相变储能材料及其制备方 法，该相变储能材料可W解决无机相变储能材料及有机相变储能材料的各自缺点，同时保 留各自优点，可W克服有机相变储能材料普遍存在的热稳定性不高、易挥发等问题，提高相 变储能材料的性能；同时与复合型相变储能材料相比，其制备工艺简单，易于实施。
[0006] 为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
[0007] -种相变储能材料的制备方法，包括步骤:A、将物质的量之比为1:1~3的季锭盐 和金属氯化物混合，得到第一混合物；所述金属氯化物为IIIA族、IV A族、I B族和II B族的 金属氯化物，所述季锭盐为
[0008]
[000引其中，所述Ri选自CH3、C2H5、饼7、C4H9中的任意一种，所述R2选自C化、C3H7、C4H9、 C2H4OH、OftCHs中的任意一种；B、采用烙融共混法将所述第一混合物在120°C~150°C下烙 融5min~20min，得到第二混合物；C、将所述第二混合物加热干燥，再冷却至完全结晶，得 到相变储能材料。
[0010] 进一步地，在所述步骤B中，所述第一混合物在揽拌的条件下进行烙融共混。
[0011] 进一步地，所述金属氯化物选自化CI2、SnClz、AuCls、GaCls、AICI3中的任意一种。
[0012] 进一步地，所述季锭盐选自氯化2-径乙基Ξ甲锭、Ξ甲基乙基氯化锭、苄基Ξ甲 基氯化锭、苄基Ξ乙基氯化锭、四乙基氯化锭、四下基氯化锭中的任意一种。
[0013] 进一步地，所述步骤C的具体方法为：将所述第二混合物在真空下于60°C~80°C 加热干燥lOh~15h;将经过加热干燥的所述第二混合物于20°C~25°C下冷却5min~ lOmin，至完全结晶，得到所述相变储能材料。
[0014] 本发明的另一目的还在于提供一种相变储能材料，包括物质的量之比为1:1~3 的季锭盐和金属氯化物；所述金属氯化物为IIIA族、IVA族、IB族和IIB族的金属氯化物， 所述季锭盐为
[0015]
[001引其中，所述而选自邸3、〔2馬、〔3&、〔品中的任意一种，所述1?2选自0化、〔3&、〔品、C化0H、C品邸2中的任意一种。
[0017] 进一步地，所述相变储能材料的储能密度范围为60J·cm3~130J·cm3,导热系 数范围为 0. 25W·(m·K) 1 ~0. 35W·(m·K) 1。
[0018] 进一步地，所述金属氯化物选自化CI2、SnClz、AuCls、GaCls、AICI3中的任意一种。
[0019] 进一步地，所述季锭盐选自氯化2-径乙基Ξ甲锭、Ξ甲基乙基氯化锭、苄基Ξ甲 基氯化锭、苄基Ξ乙基氯化锭、四乙基氯化锭、四下基氯化锭中的任意一种。
[0020] 本发明通过采用烙融共混法将预定比例的季锭盐和金属氯化物混合，并经反应、 加热干燥及冷却结晶，制备得到了相变储能材料；本发明的有益效果在于：
[0021] (1)本发明的相变储能材料可达到现有技术中的有机相变储能材料的储能密度与 无机相变储能材料的导热系数，同时，还能够克服无机相变储能材料在使用过程中的相分 离和过冷的缺点，W及有机相变储能材料导热系数低及循环稳定性差等缺点。
[0022] (2)本发明的相变储能材料具有可设计性；通过季锭盐与金属氯化物的种类和添 加比例的调整，可实现该相变储能材料的相变洽、烙点、导热系数、储能密度、相变潜热、循 环稳定性等物化性质的改变。
[0023] (3)原材料季锭盐W及金属氯化物的来源广泛，价格低廉，经济环保；且制备得到 的相变储能材料无蒸汽压，没有挥发性，在工业生产和使用中无Ξ废气体排放，具有工业化 生产和大规模使用的前景。
【具体实施方式】
[0024] W下，将详细描述本发明的实施例。然而，可许多不同的形式来实施本发明， 并且本发明不应该被解释为限制于运里阐述的具体实施例。相反，提供运些实施例是为了 解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实 施例和适合于特定预期应用的各种修改。
[00巧]将理解的是，尽管在运里可使用术语"第一"、"第二"等来描述各种中间产物，但是 运些中间产物不应受运些术语的限制。运些术语仅用于将一个中间产物与另一个中间产物 区分开来。
[0026] 实施例1
[0027] 在本实施例中，相变储能材料包括摩尔比为1:1的氯化2-径乙基Ξ甲锭和氯化 锋。经测定，本实施例的相变储能材料的性能参数如表1所述。
[002引表1实施例1的相变储能材料的性能参数
[0029]
[0030] 注：*是指该性能参数为25°C下测得。
[003。 根据表1中的数据，可W看出，本实施例制备得到的相变储能材料达到了现有技 术中的有机相变储能材料的储能密度的水平，W及无机相变储能材料的导热系数的水平。
[0032] 对本实施例制备得到的相变储能材料进行了吸放热循环实验，可W发现，本实施 例的相变储能材料经过多次循环，没有分层现象，且体积变化不显著；同时，本实施例的相 变储能材料在经过30次循环后，其上述参数并未出现降低，也就是说，本实施例的相变储 能材料在循环过程中并未出现相分离；也就是说，本实施例的相变储能材料在相变前后的 体积变化小，循环稳定性高，不存在相分离W及过冷现象等问题。
[0033] 综上所述，本实施例的相变储能材料兼具无机相变储能材料和有机相变储能材 料的优点，还能克服其各自的缺点。另外，制备本实施例的相变储能材料的原材料为氯化 2-径乙基Ξ甲锭和氯化锋，其来源广泛，价格低廉，经济环保。
[0034] W下将对本实施例的相变储能材料的制备方法进行详细的描述。
[0035] 在步骤一中，称取等摩尔量的氯化2-径乙基Ξ甲锭和氯化锋，混合并置于烧瓶中 进行密封。
[0036] 本实施例的相变储能材料W氯化2-径乙基Ξ甲锭和氯化锋为原材料进行制备， 其具有来源广泛、价格低廉、经济环保的优点。
[0037] 在步骤二中，将烧瓶置于油浴锅中，并在150°C下磁力揽拌20min，得到均匀透明 的第二混合物。
[0038] 在本步骤中，所采用的制备方法为烙融共混法，也就是将原材料氯化2-径乙基Ξ 甲锭和氯化锋，即第一混合物在揽拌的情况下进行加热，继而实现两物质的烙融共混。该方 法实现了从不均匀的第一混合物到均匀的第二混合物的变化。
[0039] 在步骤Ξ中，停止加热与揽拌，将第二混合物在真空干燥箱中于80°C下干燥 1化~15h，优选为12h，去除其中从空气中吸收的水分。
[0040] 在步骤四中，将经过干燥的第二混合物密封后于室溫（22°C~25°C)下冷却，此时 第二混合物即开始结晶，冷却lOmin直至结晶完全，得到相变储能材料。
[0041]与现有技术中的复合型相变储能材料的制备方法相比，本实施例的相变储能材料 的制备方法仅需对预定比例的氯化2-径乙基Ξ甲锭和氯化锋进行烙融共混，再经除水、冷 却结晶，即可制备得到相变储能材料，制备工艺简单，易于实施。
[004引 实施例2
[0043] 在实施例2的描述中，与实施例1的相同之处在此不再寶述，只描述与实施例1的 不同之处。实施例2与实施例1的不同之处在于，在实施例2的相变储能材料中，包括摩尔 比为1:2的氯化2-径乙基Ξ甲锭和氯化锋。本实施例的相变储能材料的性能参数如表2 所示。
[0044] 表2实施例2的相变储能材料的性能参数
[0045]
[0046] 注：*是指该性能参数为25°C下测得。
[0047] 根据表2的数据，可W看出，本实施例制备得到的相变储能材料达到了现有技术 中的有机相变储能材料的储能密度的水平，W及无机相变储能材料的导热系数的水平。
[0048] 对本实施例制备得到的相变储能材料进行了吸放热循环实验，可W发现，本实施 例的相变储能材料经过多次循环，没有分层现象，且体积变化不显著；同时，本实施例的相 变储能材料在经过50次循环后，其上述参数并未出现降低，也就是说，本实施例的相变储 能材料在循环过程中并未出现相分离；也就是说，本实施例的相变储能材料在相变前后的 体积变化小，循环稳定性高，不存在相分离W及过冷现象等问题。
[0049] 综上所述，本实施例的相变储能材料兼具无机相