[發(fā)明專利]高嶺土基儲熱陶瓷及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810186085.5
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108383491B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉松陽;韓杰;王魯男;李海軍
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧石油化工大學(xué)
• 主分類號: C04B33/04
• 分類號: C04B33/04;C04B33/13;C04B35/10;C04B35/622;C04B38/06;C04B41/85;C09K5/06
• 代理公司: 沈陽杰克知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21207
• 代理人: 楊乃力

本發(fā)明公開一種用于熱能存儲系統(tǒng)的高嶺土基儲熱陶瓷及其制備方法，以高嶺土為主要原料，通過添加造孔劑的方法制備多孔陶瓷預(yù)制體，多孔陶瓷預(yù)制體中組分含量重量比是：高嶺土：氫氧化鋁：外加氟化鋁：石墨為3?7：3?7：1：1。通過改變原料中高嶺土的添加量從而對多孔陶瓷預(yù)制體中莫來石的形貌進行調(diào)控，以多孔陶瓷預(yù)制體為基體，將其完全置入相變材料碳酸鈉中，通過熔融浸漬法制備高嶺土基儲熱陶瓷。本發(fā)明可提高天然高嶺土的附加值，制備方法簡單。所制備的高嶺土基儲熱陶瓷具有儲熱容量大、抗折強度高、抗熱震特性好等特點。本發(fā)明能夠有效提高熱能存儲系統(tǒng)工作時的穩(wěn)定性和連續(xù)性，表現(xiàn)出較高的儲熱容量和抗熱震性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合相變儲熱材料領(lǐng)域，具體是高嶺土基儲熱陶瓷及其制備方法。

背景技術(shù)

太陽能作為一種開發(fā)潛力巨大的新能源和可再生能源，早已引起了世界各國的廣泛關(guān)注。但是在太陽能的轉(zhuǎn)化和使用過程中，時間和空間上存在供需不匹配的矛盾，限制了太陽能資源的高效利用。儲能技術(shù)可以很好的解決能源供需平衡問題，實現(xiàn)能量的存儲，提高能源利用效率。然而我國能源利用率很低，大約30％左右，與發(fā)達國家的40％～50％相比，還有很大差距。而能源的緊張和能源在利用中所造成的環(huán)境污染問題使得人們強烈要求使用具有間歇性的太陽能等清潔能源。與此同時，為了克服電力負荷峰谷差嚴重的狀況，在全國實行峰谷電價政策來鼓勵工業(yè)和民間在采暖、空調(diào)制冷、熱水工業(yè)及其它方面使用谷期電力，這都對儲能技術(shù)的實際應(yīng)用提出了嚴峻的考驗。

作為儲熱技術(shù)的核心已被廣泛應(yīng)用于太陽能光熱領(lǐng)域：太陽能熱發(fā)電、建筑節(jié)能、太陽能熱水系統(tǒng)等節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)。然而，儲熱材料的高成本制備限制這些終端產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從而影響太陽能光熱技術(shù)的廣泛應(yīng)用。因此，迫切需求高性能儲熱材料的低成本制備技術(shù)。由于儲熱材料的基礎(chǔ)研究欠缺，未能建立儲熱材料微結(jié)構(gòu)與儲熱性能之間的關(guān)系，無法掌握儲熱材料性能調(diào)控的關(guān)鍵技術(shù)。我國高嶺土礦產(chǎn)資源儲量豐富，分布廣泛，在經(jīng)濟建設(shè)中起著十分重要的作用。高嶺土具有獨特的孔道結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的物理化學(xué)特性，具有十分廣闊的應(yīng)用前景和研究價值。然而目前我國對于高嶺土礦產(chǎn)資源開發(fā)和利用水平相對較低，因此對其進行精細化加工和研究至關(guān)重要。由于高嶺土礦物具有獨特的結(jié)構(gòu)、豐富的形貌、良好的熱穩(wěn)定性等原料優(yōu)勢，同時具備簡單易得、價格低廉的成本優(yōu)勢。因此，通過發(fā)掘高嶺土的儲熱特性，將礦高嶺土與儲熱材料結(jié)合有望低成本獲得高性能礦物基復(fù)合儲熱材料，并建立微結(jié)構(gòu)與性能之間的聯(lián)系，實現(xiàn)儲熱性能的調(diào)控。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明選用天然的高嶺土為主要原料，制備具有較高氣孔率及抗折強度的多孔陶瓷預(yù)制體(PCP)。以多孔陶瓷預(yù)制體為基體材料，融化浸漬相變材料碳酸鈉，制備高嶺土基儲熱陶瓷。利用高嶺土在高溫環(huán)境下的結(jié)構(gòu)演變，考察高嶺土的結(jié)構(gòu)對儲熱陶瓷抗熱震性能的影響機制，制備成本低廉、耐高溫、抗熱震性能良好的儲熱陶瓷，解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：高嶺土基儲熱陶瓷及其制備方法：高嶺土基儲熱陶瓷,其特征在于:多孔陶瓷預(yù)制體中組分含量重量比是：高嶺土：氫氧化鋁：外加氟化鋁：石墨為3-7：3-7：1：1。

優(yōu)選方案一:多孔陶瓷預(yù)制體中組分含量是高嶺土70g，氫氧化鋁30g，外加氟化鋁10g，石墨10g。

優(yōu)選方案二:多孔陶瓷預(yù)制體中組分含量是高嶺土30g，氫氧化鋁70g，外加氟化鋁10g，石墨10g。

高嶺土基儲熱陶瓷的制備方法，其特征在于:

a)、將權(quán)利要求1所述含量的高嶺土、氫氧化鋁、氟化鋁和石墨混合后攪拌2小時；

b)、將5wt％的水做為結(jié)合劑加入混合均勻的粉末中，繼而裝入成型模具中，成型壓力20-80kN，保壓時間為30s，即生坯；

c)、將生坯置于80℃的干燥箱中干燥24小時備用；