[發明專利]一種熔融鹽多孔硅基復合相變儲熱材料的制備方法

有效

• 申請號: 202110256063.3
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113004873B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 王峰;郭錦濤;馬瑞;常澤輝;李進
• 申請（專利權）人: 內蒙古工業大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 北京冠榆知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11666
• 代理人: 王道川

本發明公開一種熔融鹽多孔硅基復合相變儲熱材料的制備方法：先用超聲速粉碎機分別將混合熔融鹽和多孔硅基載體材料粉碎，置于恒溫干燥箱中備用；然后從恒溫干燥箱中分別取出混合熔融鹽和多孔硅基載體材料，并初步混合，用電子攪拌器再次進行攪拌，使混合熔融鹽和多孔硅基載體材料充分混勻；用恒應力壓力實驗機將混勻后的混合熔融鹽和多孔硅基載體材料壓制成型；將壓制成型的硅基復合材料置于馬弗爐中燒結，燒結結束后直接于馬弗爐中冷卻至室溫，即得到熔融鹽多孔硅基復合相變儲熱材料。本發明制備的復合相變儲熱材料具有蓄熱成本低、熔化潛熱值高、分解溫度高、機械強度大且熱穩定性、化學穩定性良好等優點，可用于太陽能熱發電系統。

技術領域

本發明涉及復合相變儲熱材料技術領域。具體地說是一種熔融鹽多孔硅基復合相變儲熱材料的制備方法。

背景技術

隨著現代社會的飛速發展，世界能源消耗總量急劇上升，太陽能、地熱、工業余熱、低品位廢熱等新能源和可再生能源成為世界各國爭相開發利用的熱點，而儲熱技術可以將暫時未能利用或者多余的熱量存儲起來，以解決熱量供需過程中的不均勻性和間歇性的問題。

當前在儲熱材料領域，常用的相變儲熱材料主要分為無機相變儲熱材料和有機相變儲熱材料，其中無機相變儲熱材料具有儲熱密度大、相變潛熱高等應用優勢，但同時具有腐蝕性強、儲熱穩定性差等缺陷。在無機相變儲熱材料中，熔融鹽因具有使用溫度高、潛熱值大、熱穩定性強以及儲熱密度高等明顯優勢，常用于太陽能、核能以及回收工業余熱等領域的相變儲熱介質，而太陽能的利用主要包括太陽能熱水系統(使用低溫相變儲熱材料，小于80℃)和太陽能發電系統(使用高溫相變儲熱材料，大于300℃)。硝酸鹽因其價格低廉、腐蝕性小是目前熔融鹽相變儲熱材料的研究熱點，且Solar salt、Hitec、Hitec XL已投入實際運行，但硝酸鹽在實際應用中極易發生爬鹽現象；氯化鹽潛熱較大，液態黏度小，且穩定性好，其中氯化鋰因其成本較高而導致使用受限，氯化鈉雖然價格低廉但卻具有極強的腐蝕性，會導致生產設備的應用成本偏高，且氯化鈉-碳酸鈉在制備過程中不發生共熔現象，進一步限制了氯化鈉的應用；碳酸鹽熔化溫度和分解溫度均高于硝酸鹽，因此使用碳酸熔融鹽作為儲熱材料可以有更高的使用溫度，而且碳酸熔融鹽潛熱高于硝酸熔融鹽，且腐蝕性小于氯化熔融鹽。但由于熔融鹽在實際儲熱應用中常存在熔融狀態下易泄露、對設備腐蝕性強以及長期運行易產生凍堵等問題，給工業生產帶來很大的安全隱患，因而可將熔融鹽與高熔點載體材料復合制備出復合相變儲熱材料，以避免上述問題的發生，同時還能拓寬熔融鹽的使用范圍。

目前，關于熔融鹽復合材料的研究所采用的復合材料多為炭基復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料、硅基復合材料。利用金屬基復合材料制備相變儲熱材料時，由于金屬往往耐腐蝕性差，而熔融鹽通常具有很強的腐蝕性，再加上受金屬成本限制，導致這種復合材料的應用大大受限。利用陶瓷基制備的復合材料常常具有熔融鹽流失和蒸發嚴重、機械強度大等缺陷，不適合用于制備大尺寸制品。專利CN102031090A公開了一種以石墨為載體，以無機鹽水合物或高溫無機鹽相變材料為芯材的炭基復合相變儲熱材料，該材料的最大相變溫度為225℃，小于300℃，不能用于太陽能發電系統中，而且該專利公開的復合相變儲熱材料的制備工藝較復雜、其熱穩定性也有待改善。硅基材料由于具有豐富的比表面積、可以通過孔道的吸附作用和孔道內部的化學鍵作用在孔道內部對相變材料形成封裝，在不影響相變材料流動性的同時可以有效的防止相變材料在熔化狀態下發生泄漏，與其他載體材料相比具有很大優勢，但目前以多孔硅基材料為載體制備熔融鹽復合相變儲熱材料卻鮮有研究。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于提供一種蓄熱成本低、制備工藝簡單、熔化潛熱值高、分解溫度高、機械強度大且熱穩定性、化學穩定性良好的熔融鹽多孔硅基復合相變儲熱材料，該材料解決了熔融鹽在實際應用過程中熔融狀態下易泄露、對設備腐蝕性強以及長期運行易產生凍堵等問題，適用于高溫區域的儲熱，可用于太陽能熱發電系統。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：

一種熔融鹽多孔硅基復合相變儲熱材料的制備方法，包括以下步驟：