一種新型低溫蓄熱體元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[000?]本發(fā)明屬于熱能儲存領(lǐng)域，尤其涉及一種新型低溫(O~250 °C)合金蓄熱體元件。
【背景技術(shù)】
[0002] 材料蓄熱的本質(zhì)在于它可將一定形式的熱量在特定的條件下貯存起來，并能在特 定的條件下加以釋放和利用，因此可以實現(xiàn)能量供應(yīng)與人們需求一致性的目的，并達到節(jié) 能降耗的作用。正是這一本質(zhì)，決定了蓄熱材料必須具有可逆性好、貯能密度高、可操作性 強的特點。
[0003] 按蓄熱方式劃分，蓄熱材料一般可分為：
[0004] (1)顯熱型：顯熱型的蓄熱材料在儲存和釋放熱能時，材料自身只是發(fā)生溫度的變 化，而不發(fā)生其他任何變化。這種蓄熱方式的優(yōu)點是操作簡單，成本低，但在釋放能量時，其 溫度發(fā)生連續(xù)變化，不能保持恒溫，因此無法達到控溫的目的，該類材料蓄熱密度較低，盛 裝容器體積龐大，應(yīng)用價值不是很高。
[0005] (2)潛熱型:潛熱型是利用蓄熱材料在相變時吸熱或放熱的現(xiàn)象，來進行熱能儲存 和溫度調(diào)節(jié)控制，這類材料不僅具有容積蓄熱密度大，而且具有設(shè)備簡單、體積小、設(shè)計靈 活、使用方便且易于管理等優(yōu)點。它在相變蓄熱過程中，材料近似恒溫，可以此來控制體系 的溫度。
[0006] (3)化學(xué)反應(yīng)型：化學(xué)反應(yīng)型蓄熱材料是利用可逆化學(xué)反應(yīng)通過熱能和化學(xué)能的 轉(zhuǎn)換進行蓄熱的。它是一種高能量密度的儲存方式，但它在使用時存在技術(shù)復(fù)雜、一次性投 資大及整體效率不高等缺點，從而限制了它的發(fā)展。
[0007] (4)吸附蓄熱型：吸附蓄熱是一種新型蓄熱技術(shù)，研究起步較晚，是利用吸附工質(zhì) 來對吸附/解吸循環(huán)過程中伴隨發(fā)生的熱效應(yīng)進行熱量的儲存和轉(zhuǎn)化。吸附蓄熱材料由于 具有蓄熱密度高、蓄熱過程無熱量損失等優(yōu)點。并且吸附蓄熱材料無毒無污染，已成為一個 研究熱點，但由于吸附蓄熱材料通常為多孔材料，傳熱性質(zhì)性能較差，而且吸附蓄熱較為復(fù) 雜，這些問題需要進一步研究后，才能在工業(yè)領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用。
[0008]在以上幾類蓄熱材料中，潛熱型最具有發(fā)展前途，也是目前應(yīng)用最多和最重要的 蓄熱方式，是當(dāng)今蓄熱材料研究和應(yīng)用的主流。
[0009] 物質(zhì)由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，或由固態(tài)直接轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)(升華)時， 則將釋放相變熱，這是潛熱型蓄熱運用的基本原理。潛熱型蓄熱按照相變的方式一般分為4 類：固-固相變、固-液相變、固-氣相變及液-氣相變。由于固-氣相變和液-氣相變材料相變 時體積變化太大，使用時需要很多的復(fù)雜裝置，因此盡管它們有很大的相變潛熱，但在實際 應(yīng)用中很少被采用。固一固相變的潛熱小，體積變化也小，其最大優(yōu)點是相變后不生成液 相，對容器的要求不高，由于這種獨特的優(yōu)點，固一固相變材料越來越受到人們的重視，但 目前還處在探索階段。綜上所述，固-液相變是目前蓄熱材料中研究的重點。
[0010] 固-液相變材料是指在溫度高于相變點時物相由固相變?yōu)橐合?，吸收熱量，?dāng)溫度 下降時物相又由液相變?yōu)楣滔?，放出熱量的一類相變材料。按使用溫度范圍分類，可分為?溫蓄熱材料和低溫蓄熱材料。
[0011]低溫(〇~250°C之間）相變蓄熱技術(shù)主要應(yīng)用于太陽能儲存，工業(yè)余熱回收，電子 器件熱管理以及供暖和空調(diào)系統(tǒng)等。低溫相變蓄熱材料主要有無機、有機兩類。無機相變材 料主要包括結(jié)晶水合鹽、堿以及金屬或合金。結(jié)晶水合鹽類是中、低溫相變貯能材料中的重 要類型，具有較大的熔解熱和固定的熔點。它們具有使用范圍廣、導(dǎo)熱系數(shù)大、熔解熱較大、 貯熱密度大、相變體積變化小、一般呈中性、毒性小及價格便宜等優(yōu)點。但是，這類材料通常 存在著2個問題，一是過冷現(xiàn)象，促使物質(zhì)不能及時發(fā)生相變，造成結(jié)晶點滯后，成核率降 低。二是出現(xiàn)相分離，導(dǎo)致溶解的不均勻性，造成儲能能力逐漸下降。目前，很多研究都在致 力于解決這些問題，并取得了 一定的進展。
[0012] 金屬與合金作為潛熱蓄熱介質(zhì)具有很多優(yōu)點。它的相變潛熱大，而導(dǎo)熱系數(shù)是其 他相變儲能材料的幾十倍或幾百倍，因此能實現(xiàn)快速的蓄熱、放熱，且相應(yīng)的蓄熱設(shè)備的體 積也小。但是金屬相變材料在相變過程中有液相產(chǎn)生，具有一定的流動性，因此必須有容器 盛裝。容器材料對金屬相變材料來說必須是惰性的，且容器必須密封，以防止泄漏影響環(huán) 境，造成對人員的傷害。然而金屬或合金蓄熱材料通常具有強烈的腐蝕性，或與容器發(fā)生反 應(yīng)，使得很難找到合適的容器材料，這一缺點在很大程度上束縛了金屬在實際中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種新型低溫(0~250°C)合金 蓄熱體元件。通過創(chuàng)新性地合理地蓄熱容器材料和合金蓄熱材料的選擇，開發(fā)研究一種新 型的低溫合金蓄熱體元件，以此實現(xiàn)其在低溫蓄熱領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
[0014] 為達到上述目的，本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的。
[0015] -種新型低溫蓄熱體元件，包括蓄熱容器和蓄熱材料，蓄熱容器密封盛裝蓄熱材 料，所述蓄熱材料為合金，所述蓄熱容器采用含氟聚合物制成。含氟烷烴聚合物具有優(yōu)良的 化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性，是當(dāng)今世界上耐腐蝕性能最佳材料之一，除熔融堿金屬、三氟化氯、 五氟化氯和液氯外，能耐其它一切化學(xué)藥品。同時具有密封性和良好的抗老化能力、耐溫優(yōu) 異，能在+250°C至-180°C的溫度下長期工作，能作為一個很好的蓄熱容器材料來進行使用， 從而克服金屬或合金蓄熱材料與蓄熱容器材料之間的腐蝕或反應(yīng)問題。
[0016] 進一步地所述蓄熱材料為純錫、錫-鉛合金中的一種。上述金屬及合金的熔化熱 高、導(dǎo)熱系數(shù)大、膨脹系數(shù)低，可作為優(yōu)選的蓄熱物質(zhì)。
[0017] 進一步地蓄熱材料優(yōu)選錫-鉛合金。錫鉛合金的熔點為183~250°C，導(dǎo)熱系數(shù)為37 ~50W/m. K，熔化潛熱為25~60kJ/kg，膨脹系數(shù)為29~40ym/(mk)。
[0018] 進一步地所述錫-鉛合金中錫、鉛所占的重量百分比