[發明專利]一種復合蓄熱體及制備方法

有效

• 申請號: 201610179052.9
• 申請日: 2016-03-28
• 公開（公告）號: CN105841536B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 張遠林
• 申請（專利權）人: 滄州渤海新區元大自然能源有限公司
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00;F28D20/02;C04B35/195;C04B35/565;C04B35/622;C04B38/00
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司13108
• 代理人: 李羨民,周曉萍

技術領域

本發明涉及一種儲能蓄熱體，特別是制作成本低、蓄熱效率高的復合蓄熱體及制備方法。

背景技術

熱能儲藏分為顯熱蓄熱和潛熱蓄熱，顯熱蓄熱利用蓄熱材料將熱能儲藏，具有性能穩定，成本較低，傳熱性能好等特點，但其蓄熱密度低，所需蓄熱裝置體積較龐大。潛熱蓄熱利用材料在相變時放出和吸入的潛熱儲能，從而解決能源在供求之間的時間上和空間上不匹配矛盾，潛熱蓄熱具有蓄熱密度大，空間結構緊湊等優點。將顯熱蓄熱和潛熱蓄熱二者復合，保持二者的優點，是蓄熱材料研發的重點課題。現有復合蓄熱儲能技術中一種常用方法是將碳化硅質的基體放到溫度約800℃的氯化鈉熔融鹽液體中經長時間復合，使氯化鈉熔融鹽在毛細管力作用下滲入碳化硅質基體孔筋，然后除去多余鹽液，烘烤得到氯化鈉與碳化硅質基體的復合蓄熱體。該氯化鈉碳化硅復合蓄熱體具有蓄熱密度高、可快速放熱等特點。但現有氯化鈉碳化硅復合蓄熱體存有如下問題：1、碳化硅質基體中所能夠復合的氯化鈉熔鹽量有限，潛熱蓄熱效率有待提高；2、氯化鈉碳化硅復合蓄熱體的制作工藝復雜、氯化鈉熔融鹽與碳化硅質基體的復合時間長；2、高溫下進行的氯化鈉熔融鹽與碳化硅質基體的復合過程要耗費大量能量，導致制作成本高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種儲熱密度較大、性能穩定的復合蓄熱體。

本發明的另一目的是提供所述復合蓄熱體的制備方法，所述方法工藝簡單、成本低、易于工業化實施。

本發明所稱問題是通過以下技術方案解決的：

一種復合蓄熱體，包括碳化硅質復相陶瓷基體和相變材料，所述碳化硅質復相陶瓷基體具有規則的幾何形狀，在碳化硅質復相陶瓷基體上分布孔洞，所述相變材料填裝在一部分孔洞內，填裝相變材料的孔洞的兩端由封裝體熱熔封閉，未填裝相變材料的孔洞為貫通結構的導熱孔。

上述復合蓄熱體，所述填裝相變材料的孔洞和導熱孔間隔排布，填裝相變材料的孔洞內所裝入的相變材料的體積為孔洞體積的0.2-0.4倍。

上述復合蓄熱體，所述相變材料為粉末狀氯化鈉。

上述復合蓄熱體，所述孔洞直徑D為0.2-0.6cm，相鄰孔洞間的間距L為0.6-1.2cm。

上述復合蓄熱體的制備方法，按照下列步驟進行：

①制備碳化硅質復相陶瓷基體：

a、配制碳化硅質復相陶瓷基體原料：按下述質量份稱取原料，碳化硅78-80，高嶺土8-9，石灰石4-5，莫來石5-7，堇青石14-16，將上述原料混合均勻，粉碎至200-300目待用；

b、配置塑化劑溶液：按照水與聚乙烯醇溶液體積比4:1的比例配制塑化劑溶液，將濃度為3％的聚乙烯醇溶液與水混合，先放置12-24h，待兩者充分復合后再攪拌30min，即制得塑化劑溶液；

c.制備碳化硅質復相陶瓷基體：將粉碎的碳化硅質復相陶瓷基體原料和塑化劑溶液混合攪拌制成坯泥，碳化硅質復相陶瓷基體原料和塑化劑溶液的質量比為2.5-3:1；將坯泥注入模具中，在20-70℃條件下固化3-12個小時，脫模，制得坯體；然后將坯體干燥后入爐，在1150-1250℃溫度下煅燒1-6h，保溫2h出爐，即制得碳化硅質復相陶瓷基體；

②制備封裝體：

a、配制封裝體原料：按下述質量份稱取原料，堇青石90-95，碳化硅10-12，將上述原料混合均勻，粉碎至200-300目待用；

b、制備封裝體坯體：將粉碎的封裝體原料和水混合制成封裝體坯泥；將封裝體坯泥注入模具中，制成封裝體坯體；將封裝體坯體干燥后入爐，在1150-1200℃的溫度下燒結1-2小時，經保溫冷卻后出爐，即制成封裝體，封裝體的直徑與填裝相變材料的孔洞直徑匹配；

③填裝相變材料：將碳化硅質復相陶瓷基體的孔洞底部間隔用封裝體封裝，然后在封裝了底部的孔洞內添加相變材料，再用封裝體封裝添加了相變材料的孔洞的另一端，將封裝體與碳化硅質復相陶瓷基體氧焊熔封為一體，即制得復合蓄熱體。