[發明專利]制造用于熱能儲存的陶瓷材料的方法

在審

• 申請號: 201980016610.1
• 申請日: 2019-02-28
• 公開（公告）號: CN112105590A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: R·布利夫;D·希巴;N·塞姆拉;A·熱爾莫;C·圖森特;A·恩齊后;D·帕明;A·R·薩內
• 申請（專利權）人: OCP有限公司;普拉昂技術公司;工業方法和過程研究及發展協會
• 主分類號: C04B33/04
• 分類號: C04B33/04;C04B33/30;C04B33/32;C04B35/447;C09K5/00
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;于高瞻

本發明涉及一種生產用于熱能儲存的陶瓷材料的方法，其特征在于，所述方法包括生產至少粘土顆粒和天然和/或合成磷酸鹽顆粒以及水的混合物，基于不包括水的混合物的質量，所述混合物包含0.5質量％至40質量％之間的磷酸鹽，并且成形和燒制混合物以生產陶瓷材料。本發明還涉及一種用于熱能儲存的陶瓷材料，其特征在于，所述陶瓷材料包括粘土和任選沙子的基質，以及分散在所述基質中的天然磷酸鹽和/或合成磷酸鹽的顆粒，基于陶瓷材料的質量，所述陶瓷材料包含0.5質量％至40質量％之間的磷酸鹽。本發明還涉及一種用于在所述陶瓷材料中儲存熱能的方法，其特征在于，所述方法包括使傳熱流體與所述陶瓷材料接觸，從而在充熱階段將熱量從傳熱流體傳遞至陶瓷材料，在放熱階段將熱量從陶瓷材料傳遞至傳熱流體。

技術領域

本發明涉及一種熱儲存材料，更具體地涉及一種用于顯熱儲存的熱儲存材料，并且涉及一種用于制造這種材料的方法，和使用所述材料的熱儲存方法。

背景技術

熱儲存包括將熱量儲存在介質中以備后用。該介質由稱為熱儲存材料的特定材料組成。

存在三種熱能儲存方法：顯熱儲存、潛熱儲存和通過熱化學過程的儲存[1]。如上所述，本發明涉及用于顯熱儲存的材料。

顯熱儲存包括儲存材料溫度的簡單升高。由材料儲存的熱的量由以下等式給出：

其中Q為儲存的熱的量(J)；T_i和T_f分別為初始儲存溫度和最終儲存溫度(K)；m為儲存材料的重量(g)；C_p(T)為儲存材料的熱值(J/g.K)。

用于儲存顯熱的材料可以為液體或固體。

液體材料的情況已經在CSP(聚光太陽能)工廠中使用的基于堿金屬硝酸鹽的熔融鹽而獲得了工業上的成功。數個CSP工廠目前正在運行[2]-[3]。然而，熔融鹽在農業中作為肥料的重要用途方面存在缺點，在565℃以上具有完全化學分解的風險，并且其價格昂貴。

因此，諸如混凝土之類的固體材料已經在德國Deutsches Zentrum für Luft-undRaumfahrt(以縮寫DLR聞名)的德國航空航天中心進行了測試[4]。混凝土可以以具有競爭力的價格以工業量獲得。然而，其使用僅限于約400℃，以避免機械損壞。

因此，仍然需要開發更穩定、更有效和更有經濟優勢的材料。

發明內容

因此，本發明的目的為設計一種用于熱儲存的材料，所述材料能夠通過工業方法而易于成形，能夠以工業量獲得，并且能夠在高達1100℃的寬溫度范圍內使用。

為此目的，本發明提出了一種制造用于熱能儲存的陶瓷材料的方法，其特征在于，所述方法包括生產至少粘土顆粒、天然和/或合成磷酸鹽顆粒以及水的混合物，基于除水之外的混合物的重量，所述混合物包含0.5重量％至40重量％之間的磷酸鹽。所述方法還包括成形和燒制混合物以獲得陶瓷材料的步驟。

所述天然和/或合成磷酸鹽可特別地包含羥基磷灰石。

以特別有利的方式，所述混合物包含4重量％至5重量％之間的磷酸鹽。在本文的其余部分中，基于不包括水的混合物的總重量來計算重量含量。

所述混合物有利地包含50重量％至90重量％之間，優選60重量％至80重量％之間的粘土。

優選地，粘土顆粒和磷酸鹽顆粒的平均尺寸小于1mm。

根據實施方案，所述混合物進一步包含多達40重量％，優選10重量％至30重量％之間的沙子顆粒。

沙子顆粒的平均尺寸有利地小于1.5mm。

所述方法有利地包括通過以下技術之一使陶瓷材料成形：混合物的擠出、造粒、模制、壓實或壓制。