[發明專利]一體式儲能結構、制備方法和用途

有效

• 申請號: 201610186670.6
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN105733518B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 黃云;葉鋒;葛志偉;王彩霞;王家安
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;C09D5/08
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯瀟瀟

本發明涉及一種一體式儲能結構，所述結構包括封裝殼體，以及封裝在所述封裝殼體內部的相變儲熱材料。本發明提供的儲能結構為有封裝殼體和相變儲熱材料組成的一體式結構，既克服了單一儲熱材料儲熱效果差的問題，又克服了熔融鹽儲熱材料難以儲存，容易泄露、腐蝕的問題，充分發揮了復合材料的優勢；且結構簡單，確保儲熱系統的安全可靠性，導熱性好。

技術領域

本發明屬于用化學化工方法生產耐高溫儲熱材料腐蝕泄漏涂層的技術領域和能源材料科學領域，具體涉及到一種一體式儲能結構、制備方法和用途，特別涉及一種高溫復合相變儲熱材料與防腐涂層一體式封裝的一體式儲能結構、制備方法和用途。

背景技術

提高能源轉換和利用效率是我國實施可持續發展戰略必須優先考慮的重大課題。在許多能源利用系統中存在著能量供應和需求不匹配的矛盾，造成能量利用不合理性和大量浪費。目前，工業上高溫煙氣和高溫余熱的排放量達57000m³/h、溫度900～1100℃。長期排放不僅浪費資源，也對大氣環境造成了不可忽視的熱污染。回收利用上述高溫廢熱在解決環境熱污染的同時，還可以將之轉化為可利用的能源形式，具有重要的應用價值和社會效益。

高溫相變材料尤其是金屬相變材料具有高熔點、儲熱密度高、吸/放熱過程近似等溫、過程易控制等優點，可滿足回收高溫煙氣和高溫余熱的要求，是目前儲熱技術領域的研究熱點。

而無機鹽在高溫相變儲熱應用領域中具有極大的優勢，所以目前高溫儲熱相變材料以無機鹽或合金為主要成分。但無機熔融鹽在實際應用中的缺點也十分突出：熔融鹽是一類十分重要的儲熱材料，具有使用溫度較高、潛熱大、儲熱密度高、過冷度小、成本低等優點，受到國內外廣泛關注。但是熔融鹽在高溫時具有較強的腐蝕性能，對容器的防腐蝕性能要求很高，特別高溫(500℃以上)熔融鹽儲熱材料，如氯化鹽基本上對所有的不銹鋼都有腐蝕，嚴重制約著熔融鹽儲熱材料規模化應用，使氯化鹽的使用溫度高、高相變熱焓及低成本的優勢難以充分發揮，氯鹽對容器腐蝕性很強；氟鹽固/液體積收縮很大、腐蝕強；硝酸鹽熔解熱較小、熱導率低、使用中容易產生局部過熱等。因此發展一體式儲熱材料與耐熔鹽腐蝕的涂層，促進熔鹽儲熱材料的規模化使用具有重要的意義。

為了解決這個問題，本領域技術人員多采用陶瓷作為基體負載高溫相變儲熱材料，將無機鹽和陶瓷基體進行復合，但熔鹽相變過程中，液相易泄漏，尤其在高溫條件下無機鹽具有較強的腐蝕性，對盛裝的容器提出極為苛刻的要求。US 5567346公開了以硫酸鈉、氯化銨、溴化鈉以及硫酸銨為主要原料組成的儲熱材料，但是純無機鹽需要盛裝容器體積龐大，對系統的保溫性和安全性提出了更高的要求；US 5685151公開了用于太陽能儲熱材料，主要的成分是氯化鈉，使用的存儲鹽的容器是特種不銹鋼材料，價格極為昂貴，長期使用后，依然存在腐蝕。

因此，本領域亟待開發一種高溫相變儲熱材料，其能夠解決現有的儲熱材料容易腐蝕封裝體，容易泄露的缺陷，且制備工藝簡單，成本較低。

發明內容

針對現有技術純無機熔融鹽儲熱材料以及熔鹽/陶瓷復合儲熱材料存在泄漏、腐蝕的問題，本發明提供了一種一體式儲能結構、制備方法和用途。所述一體式儲能結構是高溫復合儲熱材料及防腐蝕涂層一體式封裝結構，且制備方法低成本、工藝簡單。

本發明解決其技術問題采用以下的技術方案：

一種一體式儲能結構，所述結構包括封裝殼體，以及封裝在所述封裝殼體內部的相變儲熱材料。

優選地，本發明所述封裝殼體為分散有硅酸鈉的石墨。

優選地，所述石墨中硅酸鈉的分散量為1～10wt％，例如1.2wt％、1.5wt％、1.8wt％、2.4wt％、2.8wt％、3.5wt％、4.2wt％、5.5wt％、5.7wt％、6.1wt％、6.6wt％、6.8wt％、7.2wt％、7.8wt％、8.4wt％、8.9wt％、9.4wt％等。

優選地，所述硅酸鈉的模數為0.9～1.3，例如1.0、1.1、1.2等。