[發明專利]一種傳熱蓄熱介質及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010536043.7
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111607363B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 盛鵬;趙廣耀;徐麗;陳新;吳玉庭
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司;國網安徽省電力有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: C09K5/12
• 分類號: C09K5/12;F24S60/10
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 周淑歌

本發明屬于物理傳熱儲能技術領域，具體涉及一種傳熱蓄熱介質及其制備方法和應用。該傳熱蓄熱介質包括40?50％的硝酸鈣、38?45％的硝酸鉀和9?13％的碳酸鈉。這三種組分可以形成共晶混合熔鹽，能夠提高傳熱蓄熱介質的熱分解溫度，熱分解溫度高達650.2℃，提高了傳熱蓄熱介質的最高使用溫度，同時該介質還能在較寬的運行溫度范圍內使用，確保共晶相和組分的穩定、均勻，具有較好的熱物理性能。

技術領域

本發明屬于物理傳熱儲能技術領域，具體涉及一種傳熱蓄熱介質及其制備方法和應用。

背景技術

能源是國民經濟發展最為重要的基礎，而常規化石能源的大規模開發利用導致了能源的日趨枯竭，作為世界上第二大能源生產與消費大國，我國的能源危機尤為嚴重。目前，我國煤炭和水力資源人均擁有量僅相當于世界水平的50％，石油、天然氣人均資源擁有量僅為世界平均水平的1/15左右。能源資源賦存不均衡，開發難度大，能源利用技術落后，利用地下等原因使得我國能源的消耗速度比其他國家更快。日益增長的能源需要迫使我們不得不尋找能源危機的突圍之路。因此，開發和利用可再生能源是緩解我國能源緊張的必然選擇。

太陽能熱發電是利用聚光器將太陽輻射能聚集在一起，通過對蓄熱介質的加熱將太陽輻射能轉化為熱能，再利用傳熱介質帶動發電系統產生電能。太陽能熱發電技術與低成本大規模蓄熱技術相結合，可以在容量緩沖、調度性和時間平移、年利用率的提高、電力輸出穩定程度以及高效滿負荷運行等方面更加具有優勢。目前，顯熱蓄熱技術因其原理簡單、技術成熟、材料來源廣泛和成本低廉等成為應用最為廣泛的蓄熱技術。蓄熱材料，特別是高溫蓄熱材料選擇，對提高太陽能熱發電效率，優化系統管道的設計和降低成本具有重要的意義。

近些年來，熔融鹽受到人們的廣泛關注，其具有使用溫度寬，蒸氣壓力低，熱容量大，粘度低，良好的穩定性等諸多特性。使用熔融鹽作為傳熱工質可以提高太陽能熱發電效率和可靠性、同時大幅度降低成本，是太陽能熱發電發展的主要技術發展趨勢；而采用熔融鹽作為蓄熱工質則可以實現低成本大規模儲能，保證太陽能熱發電輸出高品質電能。因此，熔融鹽傳熱蓄熱是太陽能熱發電技術發展的主要途徑。

中國專利文獻CN104479646A，公開了一種五元熔鹽傳熱蓄熱介質，包括30-70wt％硝酸鉀、5-15wt％硝酸鈣、1-10wt％碳酸鈉、20-50wt％硝酸鈉和1-20wt％磷酸氫二鈉，該熔鹽具有良好的熱力學性能，高溫下熱穩定性好，能長時間使用后熔鹽不易劣化分解，但是高溫穩定性仍不能滿足實際生產要求，其使用溫度范圍最高為550℃。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中的熔鹽的最高使用溫度有待進一步提高等缺陷，從而提供一種傳熱蓄熱介質及其制備方法和應用。

本發明提供了一種傳熱蓄熱介質，以質量分數計，包括40-50％的硝酸鈣、38-45％的硝酸鉀和9-13％的碳酸鈉。

所述傳熱蓄熱介質包括45-50％的硝酸鈣、41-45％的硝酸鉀和9-11％的碳酸鈉。

所述傳熱蓄熱介質包括48.18％的硝酸鈣、42.72％的硝酸鉀和9.1％的碳酸鈉。

本發明還提供了一種上述傳熱蓄熱介質的制備方法，包括以下步驟，

各原料混勻后得到混合物，依次經第一加熱、第二加熱和第三加熱，冷卻至室溫后得到所述傳熱蓄熱介質。

所述第一加熱的溫度為70-90℃，時間為47-49h；第一加熱過程可以使混合物中的水分溢出。

所述第二加熱的溫度為145-155℃，時間為47-49h；第二加熱過程可以使結晶水充分溢出。

所述第三加熱的溫度為380-420℃，時間為11-13h；第三加熱過程可以使混合物完全熔融，保證充分混勻。