[發(fā)明專(zhuān)利]儲(chǔ)熱炭材料用組合物和儲(chǔ)熱炭材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910539010.5
• 申請(qǐng)日: 2019-06-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112111310A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高光輝;劉均慶;梁文斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)家能源投資集團(tuán)有限責(zé)任公司;北京低碳清潔能源研究所
• 主分類(lèi)號(hào): C10L5/16
• 分類(lèi)號(hào): C10L5/16;C10L5/28
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 劉依云;喬雪微

本發(fā)明涉及儲(chǔ)熱材料領(lǐng)域，公開(kāi)了一種儲(chǔ)熱炭材料用組合物和儲(chǔ)熱炭材料及其制備方法，該組合物包含瀝青材料和石墨，其中，所述瀝青材料選自煤基瀝青和/或煤基改質(zhì)瀝青，且所述瀝青材料的C/H為1.3～1.7，軟化點(diǎn)≥130℃，炭化后的殘?zhí)悸省?6％；以所述儲(chǔ)熱材料用組合物的總重量為基準(zhǔn)，所述瀝青材料的含量為10～40重量％，所述石墨的含量為60～90重量％。述儲(chǔ)熱炭材料同時(shí)兼具較高的熱導(dǎo)率、抗壓強(qiáng)度和體積密度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及儲(chǔ)熱材料領(lǐng)域，具體涉及一種儲(chǔ)熱炭材料用組合物和儲(chǔ)熱炭材料及其制備方法。

背景技術(shù)

基于當(dāng)前減碳減排節(jié)能環(huán)保的要求，主要針對(duì)于火電廠等余熱浪費(fèi)嚴(yán)重和谷電調(diào)峰的強(qiáng)烈需求，提出回收余熱和熱電錯(cuò)峰轉(zhuǎn)化方案。采用儲(chǔ)熱技術(shù)將工業(yè)余熱儲(chǔ)存利用起來(lái)和谷電時(shí)段的電熱轉(zhuǎn)換后儲(chǔ)存一段時(shí)間或至用電峰值時(shí)減少發(fā)電的動(dòng)力消耗。

目前存在多種儲(chǔ)熱材料，例如水、砂子、熔鹽、導(dǎo)熱油、水泥、陶瓷等。不同材質(zhì)因其自身特點(diǎn)，都有其特殊的使用領(lǐng)域范圍。水用于100℃以內(nèi)的生活儲(chǔ)熱使用，溫度范圍非常有限；砂子以及土壤用于幾百度范圍內(nèi)的低端儲(chǔ)熱，但是熱導(dǎo)率非常低；熔鹽用于150～550℃的光熱儲(chǔ)熱領(lǐng)域，但是熱導(dǎo)率低同時(shí)價(jià)格也較高；導(dǎo)熱油用于380℃以內(nèi)的恒溫區(qū)儲(chǔ)熱使用，但其價(jià)格極其昂貴；普通水泥用于1000℃以內(nèi)，熱導(dǎo)率非常低；陶瓷用于1300℃以內(nèi)的儲(chǔ)熱使用，熱導(dǎo)率非常低。可見(jiàn)，這些材料有的使用溫度范圍窄，有的儲(chǔ)熱密度低，有的價(jià)格很高，但大多熱導(dǎo)率很低，傳熱換熱速度很慢。因此，有必要對(duì)上述材料進(jìn)行改進(jìn)。

CN101948675B公開(kāi)了一種石墨儲(chǔ)熱材料及其制備方法，該蓄熱材料的原料為干料和粘合劑，干料為煅后石油焦和針狀焦組成的混合物，所述粘合劑為改質(zhì)瀝青；所述蓄熱材料可通過(guò)以下方法制備：通過(guò)篩分、配料、干混、濕混、晾料、成型、一次焙燒、浸漬、二次焙燒、石墨化及機(jī)械加工得到成品。

CN107673759A公開(kāi)了一種新型太陽(yáng)能熱發(fā)電石墨儲(chǔ)熱材料的制備方法，以特定的針狀石油焦、特種石墨粉和半補(bǔ)強(qiáng)炭黑作為原料，特定的中溫煤瀝青作為粘合劑；將上述組分混捏、預(yù)成型、模壓、一次焙燒、注入浸漬劑中溫煤瀝青進(jìn)行浸漬、二次焙燒、石墨化，得到儲(chǔ)熱材料。該材料對(duì)原料的要求嚴(yán)苛且配方復(fù)雜，制備方法繁瑣。

CN106252470A公開(kāi)了一種儲(chǔ)熱用石墨制品的生產(chǎn)方法，采用特定的石油焦作為儲(chǔ)熱基體，以中溫煤瀝青作為粘結(jié)劑，一起加熱共混成均勻的糊料，依次經(jīng)振動(dòng)成型、一次焙燒、浸漬、二次焙燒和石墨化，獲得較高的致密性和相關(guān)的熱性能。

上述專(zhuān)利文獻(xiàn)中采用的粘結(jié)劑為中溫瀝青類(lèi)，但都存在燒結(jié)后制成的產(chǎn)品的密度較低、熱導(dǎo)率和強(qiáng)度也不高的問(wèn)題，限制了這類(lèi)儲(chǔ)熱材料的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，提供一種儲(chǔ)熱炭材料用組合物和儲(chǔ)熱炭材料及其制備方法和應(yīng)用，所述儲(chǔ)熱炭材料同時(shí)兼具較高的熱導(dǎo)率、抗壓強(qiáng)度和體積密度。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種儲(chǔ)熱炭材料用組合物，該組合物包含瀝青材料和石墨，其中，所述瀝青材料選自煤基瀝青和/或煤基改質(zhì)瀝青，且所述瀝青材料的C/H(即C/H摩爾比)為1.3～1.7，軟化點(diǎn)≥130℃，炭化后的殘?zhí)悸省?6％；以所述儲(chǔ)熱炭材料用組合物的總重量為基準(zhǔn)，所述瀝青材料的含量為10～40重量％，所述石墨的含量為60～90重量％。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供了一種儲(chǔ)熱炭材料的制備方法，該制備方法包括：

(1)將瀝青材料和石墨混合均勻，得到儲(chǔ)熱炭材料用組合物；

(2)將所述儲(chǔ)熱炭材料用組合物模壓成型，得到成型樣品；

(3)在惰性氣氛中，將所述成型樣品進(jìn)行燒結(jié)，得到所述儲(chǔ)熱炭材料；