[發明專利]Mg-Zn-Ni低腐蝕高溫相變儲熱材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810097656.8
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108220726B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 李元元;李姜軍;程曉敏
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C22C23/04
• 分類號: C22C23/04;C22C30/06;C22C1/03;C22C1/06
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張秋燕

本發明公開了一種Mg?Zn?Ni低腐蝕高溫相變儲熱材料，它由鎂、鎂鎳中間合金和鋅經合金熔煉而成；其中各原料所占質量百分數為：鎂45～55％、鎂鎳中間合金18～21％、鋅24～37％。該儲熱材料以質量分數計包括如下組分：Mg 50～60％、Ni 13～16％、Zn 24～37％，相變溫度470～485℃，相變潛熱150.9～170.3J/g，316L不銹鋼腐蝕速度小于9×10^?7g/(mm²·h)。該高溫相變儲熱材料具有充放熱過程中溫度變化較小、相變潛熱高、低腐蝕性、使用壽命長等特點，能應用于太陽能熱發電系統。

技術領域

本發明涉及一種低腐蝕高溫相變儲熱材料及其制備方法，特指是一種利用高純度鎂和鎂鎳合金以及高純度鋅熔煉而成的儲熱材料及其制備方法，該材料涉及能源領域，應用于太陽能。

背景技術

能源是人類社會發展的重要基礎資源。但由于世界能源資源產地與能源消費中心相距較遠，特別是隨著世界經濟的發展、世界人口的劇增和人民生活水平的不斷提高，世界能源需求量持續增大，由此導致對能源資源的爭奪日趨激烈、環境污染加重和環保壓力加大。一場新的能源革命悄然興起，世界能源供應和消費將向多元化、清潔化、高效化、全球化和市場化趨勢發展，其中能源儲存是最大的研究課題。

儲能技術是一種將能量儲存起來的技術，能夠在不同的時間和空間合理分配能量。常見的儲熱技術可以分為顯熱、潛熱、熱化學反應熱儲熱這三種。而這三種儲熱技術中的相變 (潛熱)儲熱是利用相變材料PCM(phase change materials)發生相變時進行的吸/放熱能量轉化方式來儲存/釋放熱能。相變儲熱材料主要是具有相變潛熱高、充放熱過程中溫度變化較小等優點，受到國內外學者的廣泛關注。

根據相變材料的化學成分不同可分為無機相變儲熱材料、有機相變儲熱材料、復合相變儲熱材料以及金屬和合金相變儲熱材料。其中金屬及合金相變儲熱材料以其穩定性高、儲能密度大、過冷度小等優點有著更加值得研究和應用的優勢。

通過文獻及資料得知大部分金屬相變材料熱物性以及金屬及合金儲熱材料大部分是以 Al基和Mg基作為儲熱材料的。金屬Mg與Al的性質相似，因此理論上Mg基合金作為相變儲熱材料是可行的。因為Al基合金作為相變儲熱材料的研究發現其相變儲熱材料具有相變潛熱高、儲能密度大及過冷度小等優點，而這些優點是多數無機鹽所不具備的，但是由于Al基材料的腐蝕性大，往往對容器材料的要求嚴格，所以Mg基材料更值得去深入研究。

盡管金屬及合金相變儲熱材料有著巨大的優勢，研究的也更加深入，但是金屬及合金的性質太穩定，難以改變性質得到想要的特有性質，還有腐蝕性以及金屬易受氧化等，這導致在實際應用中還不足。

發明內容

本發明針對現有鎂基儲熱材料的研究不足，提供一種Mg-Zn-Ni低腐蝕高溫相變儲熱材料，該高溫相變儲熱材料具有充放熱過程中溫度變化較小、相變潛熱高、低腐蝕性、使用壽命長等特點，能應用于太陽能熱發電系統。

本發明的另一目的是提供上述Mg-Zn-Ni低腐蝕高溫相變儲熱材料的制備方法。

本發明為解決上述提出的問題所采用的技術方案為：

一種Mg-Zn-Ni低腐蝕高溫相變儲熱材料，其特征在于：該儲熱材料是由高純度Mg、鎂鎳中間合金和高純度Zn原料制備而成；其中各原料所占質量百分數為：高純度鎂45～55％、鎂鎳中間合金18～21％、高純度鋅24～37％。

按上述方案，所述原料鎂的純度不低于99.98％，鋅的純度高于99.99％，

按上述方案，所述原料鎂鎳中間合金主要采用Ni-25Mg合金，雜質不高于0.3％。

上述Mg-Zn-Ni低腐蝕高溫相變儲熱材料的制備方法，按照上述各種原料的配比和純度要求進行合金熔煉即得所述的儲熱材料；其中，合金熔煉過程中需要添加覆蓋劑和精煉劑以及脫模劑。具體包括如下的步驟：