[發明專利]用于能量儲存應用的地質聚合物混凝土

有效

• 申請號: 201980063330.6
• 申請日: 2019-07-23
• 公開（公告）號: CN112752736B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 貢偉亮;徐輝;沃納·盧茨;I·L·派格
• 申請（專利權）人: 美國天主教大學
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B18/02;C04B12/00;C04B14/06;C04B18/14;C04B18/165;C04B14/22;C04B111/00
• 代理公司: 北京博雅睿泉專利代理事務所(特殊普通合伙) 11442
• 代理人: 石偉

1.一種地質聚合物熱能儲存(TES)混凝土產品，其包括：

至少一種粘合劑；

至少一種堿活化劑；

至少一種細集料；以及

至少一種粗集料；

其中，用于TES的地質聚合物混凝土在600℃下熱處理6小時后具有至少1W/(m·K)的熱導率和至少1MJ/m³/K的比熱容；

所述至少一種粘合劑選自由以下項組成的組：低鈣F級飛灰、偏高嶺土、高爐礦渣、C級飛灰和玻璃鋁硅酸鈣；所述至少一種粘合劑占TES的混凝土混合物的10wt.％至35wt.％；

所述至少一種堿活化劑包括金屬氫氧化物、金屬硅酸鹽和水，其中，所述金屬是鉀、鈉或這兩者的組合，所述金屬氫氧化物包括占所述TES混凝土產品的1wt.％至8wt.％的M₂O，M＝Na、K或這兩者，其中，所述金屬硅酸鹽包括占所述TES混凝土產品的2wt.％至16wt.％的SiO₂，并且其中，所述堿活化劑包括占所述TES混凝土產品的4wt.％至20wt.％的水；所述至少一種堿活化劑具有0.25至0.60的w/b、0.85至2.0的摩爾SiO₂/M₂O比率和5至15的MOH摩爾濃度；

至少一種細集料占所述TES混凝土產品的20wt.％至50wt.％，所述至少一種細集料包括石英、氧化鋁、熔融氧化鋁、莫來石、藍晶石、鎂橄欖石、二氧化鈦、赤鐵礦、磁鐵礦、尖晶石、鐵粒和鐵屑、金屬屑、碳化硅、石墨、石墨烯、碳微粒或它們的組合；

所述至少一種粗集料占所述TES混凝土產品的20wt.％至60wt.％，所述至少一種粗集料選自由以下項組成的組：石英巖、玄武巖、花崗巖、耐火材料、瓷和它們的組合，并且其中所述耐火材料選自由以下項組成的組：二氧化硅基、氧化鎂基和氧化鋁基，并且所述瓷選自由以下項組成的組：氧化鋁基、硅酸鋁基和二氧化鈦基；

所述TES混凝土產品還包括高達15wt.％的至少一種熱穩定性增強劑，所述至少一種熱穩定性增強劑包括玻璃態轉變溫度為500℃至700℃的玻璃粉末和水溶性堿硅酸鹽玻璃粉末，其中所述玻璃粉末選自由以下項組成的組：硅酸鹽、硼硅酸鹽和鋁硅酸鹽，并且其中所述水溶性堿硅酸鹽玻璃包括硅酸鉀或硅酸鈉。

2.根據權利要求1所述的產品，其中，所述至少一種粘合劑是CaO小于或等于15wt.％的低Ca級飛灰。

3.根據權利要求1所述的產品，其中，所述至少一種粘合劑包括低Ca級飛灰和偏高嶺土。

4.根據權利要求1所述的產品，其中，所述至少一種粘合劑是偏高嶺土。

5.根據權利要求1所述的產品，其中，所述至少一種粘合劑包括高爐礦渣和偏高嶺土。

6.根據權利要求1所述的產品，其中，所述至少一種細集料包括鐵丸、氧化鋁和金屬屑，并且其中所述金屬屑選自由以下項組成的組：銅、黃銅、鑄鐵和不銹鋼。

7.根據權利要求1所述的產品，其中，所述至少一種細集料選自由以下項組成的組：石英、氧化鋁、赤鐵礦、碳微粒和它們的組合。

8.根據權利要求1所述的產品，其中，所述至少一種粗集料是石英礫。

9.根據權利要求1所述的產品，其中，所述粗集料包括再利用的耐火材料和瓷。

10.根據權利要求1所述的產品，其中，所述TES混凝土產品還包括至少一種微米填料和亞微米填料，所述微米填料和亞微米填料占所述TES混凝土產品的至多35wt.％，其中所述微米填料和亞微米填料選自由以下項組成的組：研磨的石英粉末、超細飛灰、硅粉、氧化鋁或它們的組合。

11.根據權利要求1所述的產品，其中，TES混凝土產品還包括高達10wt.％的導熱纖維，并且其中，所述導熱纖維選自由以下項組成的組：鋼纖維、覆銅鋼纖維、碳纖維、莫來石和碳化硅或它們的組合。