[發(fā)明專利]一種制備熔鹽-陶瓷相變儲(chǔ)熱材料的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810962314.8
• 申請(qǐng)日: 2018-08-22
• 公開（公告）號(hào): CN109135683B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝俊杰;鄧占峰;任中凱;盧昀坤;張高群;楊岑玉;徐桂芝;常亮;杜兆龍;王天昊;吳彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué);全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司;國(guó)家電網(wǎng)有限公司;國(guó)網(wǎng)天津市電力公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): C09K5/06
• 分類號(hào): C09K5/06;C04B35/04;C04B35/10;C04B35/622
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發(fā)明公開了一種制備熔鹽?陶瓷相變儲(chǔ)熱材料的方法，屬于相變儲(chǔ)熱材料領(lǐng)域。該方法包括以下步驟：制備高溫熔鹽顆粒；在前驅(qū)體溶膠凝膠過程中包覆共晶鹽顆粒；對(duì)熔鹽相變材料試樣進(jìn)行壓制燒結(jié)。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，成本較低，易大規(guī)模生產(chǎn)。解決了高溫熔鹽相變材料的吸濕性強(qiáng)、高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度弱的問題，對(duì)高溫相變儲(chǔ)熱材料擴(kuò)大使用環(huán)境具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及相變儲(chǔ)熱材料領(lǐng)域，特別是涉及一種制備熔鹽-陶瓷相變儲(chǔ)熱材料的方法。

背景技術(shù)

儲(chǔ)能技術(shù)旨在解決能量供給在時(shí)間和空間上的不連續(xù)問題,是提高能源利用率的有效途徑。在航天航空、新能源利用、工業(yè)的熱回收過程以及民用建筑采暖等方面都具有廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)，相比于化學(xué)蓄電，儲(chǔ)熱技術(shù)具有儲(chǔ)能容量大、穩(wěn)定性強(qiáng)、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，在電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)中也有廣闊的應(yīng)用前景。“削峰填谷”是降低電網(wǎng)的高峰負(fù)荷，提高低谷負(fù)荷，平滑負(fù)荷曲線，穩(wěn)定電網(wǎng)運(yùn)行的重要手段；選用合適的儲(chǔ)熱材料應(yīng)用到供電行業(yè)至關(guān)重要。

儲(chǔ)熱技術(shù)主要包括顯熱、潛熱和反應(yīng)熱三種儲(chǔ)熱方式。其中，以相變材料的固一固、固一液相變潛熱來儲(chǔ)存熱量的潛熱型儲(chǔ)能方式最普遍也最重要。相變儲(chǔ)熱材料具有相變潛熱大、儲(chǔ)熱密度高、吸放熱過程近似等溫、過程易控制等優(yōu)點(diǎn)。相變儲(chǔ)熱材料根據(jù)使用溫度范圍，又可分為中高溫型和低溫型相變儲(chǔ)熱材料；或者根據(jù)材料類型又可分為有機(jī)類和無機(jī)類相變儲(chǔ)熱材料。熔鹽相變儲(chǔ)熱材料具有儲(chǔ)熱密度高、充放熱過程近似于恒溫、儲(chǔ)熱密度高、性價(jià)比高、易于運(yùn)行控制和管理等優(yōu)點(diǎn)，在相變材料領(lǐng)域具有極大的優(yōu)勢(shì)。但是熔鹽相變儲(chǔ)熱材料存在吸濕性嚴(yán)重，熔鹽易泄露以及高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低的問題。為了解決這些問題，需要對(duì)熔鹽相變材料進(jìn)行封裝，TEAP與EPS Ltd （Pendyala S. Macroencapsulationof Phase Change Materials for Thermal Energy Storage[J]. Dissertations Theses - Gradworks, 2012.）分別利用聚合物和金屬材料將熔鹽封裝進(jìn)球體中，可以使熔鹽與外界濕度環(huán)境隔離并且提供一個(gè)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)形狀，但是這種方法不單制備成本較大而且工藝復(fù)雜；聚合物的較低的使用溫度范圍、金屬材料的高導(dǎo)電性嚴(yán)重限制了在電采暖的應(yīng)用環(huán)境。本發(fā)明針對(duì)熔鹽相變儲(chǔ)熱材料（鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽以及多元共晶鹽）在使用環(huán)境下容易吸濕導(dǎo)致力學(xué)性能下降進(jìn)而嚴(yán)重影響循環(huán)使用壽命的情況，利用溶膠凝膠法對(duì)熔鹽顆粒進(jìn)行包覆，并且混入陶瓷基體顆粒（MgO、Al2O3）壓制燒結(jié)。燒結(jié)過程中熔鹽顆粒表面的超細(xì)粉體將熔鹽顆粒完整的包覆在其中，使熔鹽顆粒與外界環(huán)境徹底隔離，解決熔鹽易吸濕、高溫下熔鹽易泄露的問題。并且陶瓷顆粒燒結(jié)過后可以提供穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)；最終可以制備防吸濕，高溫力學(xué)性能好，綜合性能優(yōu)良的相變儲(chǔ)熱材料。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決以上問題，本發(fā)明提供了一種制備熔鹽-陶瓷相變儲(chǔ)熱材料的方法，通過利用溶膠凝膠法對(duì)熔鹽顆粒進(jìn)行包覆，并利用陶瓷作為基體材料，提供了一種對(duì)熔鹽相變儲(chǔ)熱材料進(jìn)行封裝的方法。

根據(jù)本發(fā)明的制備熔鹽-陶瓷相變儲(chǔ)熱材料的方法，包括以下步驟：

步驟（1），選擇儲(chǔ)熱介質(zhì)，混合制得混合物；

步驟（2），將步驟（1）制得的混合物升溫至混合物熔融溫度或以上使混合物變成液態(tài)熔鹽，保溫一定時(shí)間后冷卻破碎，制備高溫熔鹽顆粒；或?qū)⒉襟E（1）制得的混合物溶于去離子水后，進(jìn)行烘干，烘干后破碎制備高溫熔鹽顆粒；

步驟（3），按照前驅(qū)體鈦酸四丁酯與無水乙醇1:2到1:4體積比混合攪拌得到混合液，在所述混合液中加入步驟（2）所制備的高溫熔鹽顆粒；

步驟（4），加入PH值為2-3之間的蒸餾水、冰醋酸混合液，發(fā)生水解發(fā)應(yīng)，生成凝膠包覆到所述高溫熔鹽顆粒上；

步驟（5），對(duì)包覆過的所述高溫熔鹽顆粒進(jìn)行煅燒，冷卻后備用；

步驟（6），將步驟（5）制得的顆粒與陶瓷顆粒進(jìn)行復(fù)合壓制，制備出熔鹽-陶瓷相變儲(chǔ)熱材料。