[發明專利]一種蓄熱熱芯及其制備方法、蓄熱模組和蓄熱系統

在審

• 申請號: 202210562858.1
• 申請日: 2022-05-23
• 公開（公告）號: CN114963831A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 金露;譙耕;朝木日麗格;張高群;賈亞軍
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網歐洲研究院;國網智能電網研究院有限公司;國網山東省電力公司濟寧供電公司;國家電網有限公司
• 主分類號: F28D20/02
• 分類號: F28D20/02;F24S60/10;C09K5/06
• 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

1.一種蓄熱熱芯，其特征在于，包括外殼、核心相變區和設置在外殼與核心相變區之間的混溶層；

所述外殼由骨架材料構成，所述核心相變區由核心材料構成，所述骨架材料的相變溫度大于所述核心材料的相變溫度；

所述混溶層為包括骨架材料和核心材料的復合材料，所述混溶層中核心材料的含量由外殼至核心相變區的方向逐漸升高。

2.根據權利要求1所述的蓄熱熱芯，其特征在于，所述核心材料為金屬單質或合金；所述骨架材料為無機單質、合金或化合物；

所述骨架材料的相變溫度高于所述核心材料的相變溫度100℃以上；

所述骨架材料與核心材料的莫氏硬度差值≤4。

3.根據權利要求2所述的蓄熱熱芯，其特征在于，所述核心材料為鋁、鋅、錫、鋁鋅合金、鋁鎂合金或鋁鎂鋅合金；和/或

所述骨架材料為硅、銅、鋁硅合金，硅鎂合金、鋁硅鎂合金、鎂硅鋅合金、鱗片狀石墨、膨脹石墨、石墨烯、氧化鎂或氧化鋁；和/或

所述核心材料的平均粒徑為5～200μm；和/或

所述骨架材料的平均粒徑為5～200μm。

4.根據權利要求3所述的蓄熱熱芯，其特征在于，

核心材料為錫，骨架材料為石墨，所述錫的平均粒徑為10～50μm，所述石墨的平均粒徑為20～80μm，所述復合材料中，所述錫和石墨的質量比為(2～8)：1；或

核心材料為錫，骨架材料為鋁，所述錫的平均粒徑為10～50μm，所述鋁的平均粒徑為50～150μm，所述復合材料中，所述錫和鋁的質量比為(4～16)：1；或

核心材料為鋁鋅合金，骨架材料為氧化鎂，所述鋁鋅合金的平均粒徑為20～80μm，所述氧化鎂的平均粒徑為20～60μm，所述復合材料中，所述鋁鋅合金和氧化鎂的質量比為(2～16)：1；或

核心材料為鋁硅合金，骨架材料為硅，所述鋁硅合金的平均粒徑為20～80μm，所述硅的平均粒徑為10～40μm，所述復合材料中，所述鋁硅合金和硅的質量比為(0.5～2)：1。

5.根據權利要求1-4任一項所述的蓄熱熱芯的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、將核心材料和骨架材料以不同的比例混合；

步驟2、將具有不同核心材料含量的原料進行鋪料，得到外周為骨架材料，內部為核心材料，外周和內部的交界區為復合材料的結構；

步驟3、對步驟2形成的結構進行壓制，制得所述蓄熱熱芯。

6.根據權利要求5所述的蓄熱熱芯的制備方法，其特征在于，所述步驟3中，壓制壓力為30MPa-80MPa，保壓時間10-30秒。

7.根據權利要求5所述的蓄熱熱芯的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，在成型模具中進行鋪料；

所述成型模具包括成型組件和輔助鋪料組件，所述成型組件包括腔體，所述輔助鋪料組件為管狀，所述輔助鋪料組件可拆卸的設置在所述腔體內，所述輔助鋪料組件外壁與所述腔體內壁形成第一空間，所述輔助鋪料組件內部為第二空間；

所述步驟2包括：

步驟201、在所述腔體內鋪設骨架材料；

步驟202、將所述輔助鋪料組件放入所述腔體內；

步驟203、在所述第一空間內填入骨架材料；

步驟204、在所述第二空間內填入多層復合材料，每層的復合材料中核心材料含量呈梯度升高；

填入純的核心材料；

繼續填入多層復合材料，每層的復合材料中核心材料含量呈梯度降低；

步驟205、移除所述輔助鋪料組件，在最頂層鋪設一層骨架材料；

所述步驟201和/或所述步驟205中，鋪設的骨架材料的厚度為1-3mm；

所述第一空間垂直于所述輔助鋪料組件方向的厚度為1-3mm；

所述步驟204中，每層復合材料的厚度為2～8mm。

8.一種蓄熱模組，其特征在于，包括權利要求1-4任一項所述的蓄熱熱芯或權利要求5-7任一項所述的制備方法制得的蓄熱熱芯。