[發明專利]反應材料和化學熱泵

有效

• 申請號: 201410054842.5
• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN103992771B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 志連陽平;升澤正弘;大倉浩子;阿萬康知;大場祥史
• 申請（專利權）人: 株式會社理光
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;F25B30/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 肖靖泉

技術領域

本公開內容的示例性實施方式大體上涉及反應材料和化學熱泵。

背景技術

近年來，從節能的觀點來看，有效地利用熱源例如廢余熱的熱回收系統例如化學熱泵正引起關注。

化學熱泵是這樣的系統：其利用伴隨著發生在反應介質和存儲材料(下文中稱為反應材料)之間的可逆化學反應(水合反應和脫水反應)的放熱和吸熱現象進行供熱和儲熱。典型地，化學熱泵包括：具有以可逆方式與反應介質反應的反應材料的包括熱交換器的反應器；用于蒸發液態反應介質的蒸發器；用于冷凝氣態反應介質的冷凝器；和連接所述反應器、蒸發器和冷凝器的開關機構。

已經回顧了作為用于化學熱泵的反應材料的具體材料例如采用氧化鈣(CaO)的材料、采用氧化鎂(MgO)的材料、和采用硫酸鈣(CaSO₄)的材料。近來，在化學熱泵中，采用氧化鈣或氧化鎂作為反應材料的化學熱泵正引起關注。例如，參見JP-2010-185035-A和JP-H9-026225-A。然而，在JP-2010-185035-A或JP-H9-026225-A的熱泵中，存在通過反復進行儲熱和放熱過程，反應材料的反應速率下降的問題。

另一方面，當采用硫酸鈣作為反應材料時，從儲放熱性質的觀點來看，采用III型無水石膏(稱作III型硫酸鈣)。在放熱過程中，將通過III型硫酸鈣和反應介質的反應產生的反應熱取出來。在儲熱過程中，將外部熱量例如廢余熱加入至半水合硫酸鈣(煅燒石膏)，并且使反應介質解吸。

然而，當采用硫酸鈣作為反應材料時，反應材料的反應速率的下降也是問題。采用硫酸鈣作為反應材料時反應速率的下降主要是由于硫酸鈣的晶體結構的相變引起的。更具體地，通過反復進行儲熱和放熱過程，III型硫酸鈣的晶體結構變為更穩定的II型無水石膏(稱作II型硫酸鈣)的晶體結構。因此，存在儲熱量和放熱量降低的問題。

發明內容

目的是提供用于化學熱泵的新型反應材料，其即使在反復進行儲熱和放熱過程時也能夠抑制從III型硫酸鈣向II型硫酸鈣的晶體結構變化。

鑒于以上，在本公開內容的一個方面中，提供用于化學熱泵的新型反應材料，其包括III型無水石膏、鎂化合物和Ca_xMg_1-xSO₄。當進行儲熱過程和放熱過程時，該用于化學熱泵的反應材料在結構上在包括III型無水石膏、所述鎂化合物和Ca_xMg_1-xSO₄的混合物與包括半水石膏、所述鎂化合物的水合物和Ca_xMg_1-xSO₄的水合物的混合物之間變化。x為0<x<1。

根據本發明，提供用于化學熱泵的反應材料，其即使在反復進行儲熱和放熱過程時也能夠抑制從III型硫酸鈣向II型硫酸鈣的晶體結構變化。

由說明性實施方式的以下詳細描述、附圖和相關權利要求，上述和其它方面、特征和優點將更充分地明晰。

附圖說明

通過參照以下詳細描述，在結合附圖考慮時，本公開內容的上述和其它方面、特征和優點將更好理解，其中：

圖1為根據本發明實施方式的化學熱泵的一個實例的構造的示意圖；

圖2A為根據本發明實施方式的化學熱泵在儲熱過程中的操作的實例的示意圖；

圖2B為根據本發明實施方式的化學熱泵在放熱過程中的操作的實例的示意圖；

圖3為對根據本發明實施方式的反應材料的劣化特性進行解釋的圖的一個實例；

圖4為對根據本發明實施方式的反應材料的劣化特性進行解釋的圖的另一實例；

圖5A為對根據本發明實施方式的反應材料的X-射線衍射(XRD)結果進行解釋的圖的一個實例；

圖5B為對根據本發明實施方式的對比性反應材料的X-射線衍射(XRD)結果進行解釋的圖的另一實例；

圖6為對根據本發明實施方式的反應材料的X-射線衍射(XRD)結果進行解釋的圖的另一實例；

圖7為對根據本發明實施方式的對比性反應材料的劣化特性進行解釋的圖的另一實例；和

圖8為對根據本發明實施方式的反應材料的劣化特性進行解釋的圖的另一實例。

附圖旨在描述本公開內容的示例性實施方式并且不應被解釋為限制其范圍。除非清楚地指明，否則不應認為附圖是按比例繪制的。

具體實施方式