[發明專利]無機玻璃封裝熔鹽-多孔材料的復合相變儲熱體及其制備

在審

• 申請號: 201810963003.3
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN109233746A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 鄧占峰;張高群;楊岑玉;徐桂芝;郝俊杰;盧昀坤;任中凱;常亮;杜兆龍;王天昊;吳彬
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司;北京科技大學;國家電網有限公司;國網天津市電力公司電力科學研究院
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發明涉及相變儲熱材料技術領域，提供了一種無機玻璃封裝熔鹽?多孔材料的復合相變儲熱體及制備方法，以多孔材料為基體，熔鹽為相變材料，無機玻璃為封裝材料；利用熔融浸滲的方法，使所述熔鹽滲入所述多孔材料基體后用無機玻璃粉整體封裝，即得所述無機玻璃封裝熔鹽?多孔材料的復合相變儲熱體。本發明制備方法簡單，成本較低，易大規模生產；解決了高溫熔鹽相變材料的吸濕性強、高溫結構強度差的問題，使熔鹽與外界環境隔離，并且多孔材料可以提供穩定的結構，在高溫工作條件下可以形成較為穩定的形態，最終可以形成在濕度環境下可以工作的熔鹽相變儲熱材料，對高溫相變儲熱材料擴大使用環境具有重要意義。

技術領域

本發明涉及相變儲熱材料技術領域，特別涉及一種無機玻璃封裝熔鹽-多孔材料的復合相變儲熱體及其制備方法。

背景技術

隨著我國經濟的迅速發展，對能源的需求日益增強，但是目前80%的能源來源于不可再生的化石能源，例如煤炭、石油、天然氣等。煤炭與石油不但資源稀缺，而且在應用過程中會對環境導致嚴重污染。近年來，我國大氣污染嚴重，特別在冬季供暖過程中，煤炭燃燒后的污染物排放對大氣造成巨大的影響，同時也是導致霧霾的重要因素。雖然煤改氣可以緩解采暖污染問題，但是天然氣同樣是化石能源，并且我國天然氣供應不足，價格逐步增加，故尋求新能源代替化石能源迫在眉睫。電采暖是一種清潔、安全的采暖方式，通過電價政策的調節，推行居民峰谷分時電價，使得具有能量存儲的電采暖方式是必要的，可以進一步提高電采暖的經濟性，“削峰填谷”是降低電網的高峰負荷，提高低谷負荷，平滑負荷曲線，穩定電網運行的重要手段。儲熱材料是把在一段時間或一定空間暫時不用的多余能量通過某種途徑收集并存儲起來，在能量需求高峰期再將其釋放出來。相變儲熱材料能通過兩相轉變儲存或釋放大量熱能，達到電采暖中“削峰填谷”的目的。并且具有安全性好、易于運行控制和管理等優點。

熔鹽相變儲熱材料以其儲熱密度高，成本低等優點廣泛應用在國內外相變儲熱領域。但是熔鹽相變儲熱材料依舊存在對吸濕性嚴重，熔鹽泄露以及高溫結構強度低的問題，這些問題限制了熔鹽相變儲熱材料的應用范圍，所以解決這些問題是緊急、必要的。

國內外研究人員主要采取了整體封裝的方法解決此問題，Ryo Fukahori（Fukahori R, Nomura T, Zhu C, Sheng N, Okinaka N, Akiyama T. Macro-encapsulation ofmetallic phase change material using cylindrical-type ceramiccontainers for hightemperature thermal energy storage[J]. Appl Energy 2016;170:324-8）采用陶瓷杯封裝熔鹽，將熔鹽放置進陶瓷杯體中在外層加蓋封裝，這種方法可以隔絕濕度環境和提供支撐的結構，杯體的空間可以為熔鹽留出膨脹空間解決了熔鹽膨脹系數大的問題，但是這種方式制備繁瑣，成本高；陶瓷杯與杯蓋之間的粘結隨循環次數的增加會出現脫落老化現象。

Pau Gimenez（Gimenez P, Fereres S. Glass encapsulated phase changematerials for high temperature thermal energy storage[J]. Renewable Energy,2017, 107:497-507.） 采取將NaNO₃注入玻璃球體從而起到封裝和支撐的作用，雖然這種辦法可以采用一體化的方式完全解決熔鹽的吸濕性問題并且在常溫環境提供支撐結構，但是工藝困難，并且在高溫下，玻璃存在軟化現象，而軟化后的玻璃無法承受熔鹽的重量進而導致熔鹽從底部泄露的問題，不但無法起到結構支撐作用，而且會使整個材料失效。