一种相变储热材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107779175A(43)申请公布日2018.03.09(21)申请号201610729648.1(22)申请日2016.08.26(71)申请人鞍钢股份有限公司地址114021辽宁省鞍山市铁西区鞍钢厂区内(72)发明人张大奎马光宇张天赋钱峰耿继双徐鹏飞侯洪宇于淑娟杨大正王向锋(51)Int.Cl.C09K5/06(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种相变储热材料及其制备方法(57)摘要本发明公开一种相变储热材料，熔盐30～80％，高炉渣20～70％；熔盐为NaNO3和Na2CO3的混合物，其中NaNO325～75％，Na2CO325～75％。采用常规湿法球磨将高炉渣充分研磨，磨至325目以下；将混合均匀的熔盐与高炉渣按上述比例混合后使用压力成型机压制，成型压力为5～25MPa；在管式炉中进行烧制，烧成过程中始终通氮气保护，烧成时温度不低于100℃要保温大于30min，升温速度为3-10℃/min，升温至材料相变点之上10-30℃范围，制得储热材料。CN107779175ACN107779175A权利要求书1/1页1.一种相变储热材料，其特征在于组分按重量百分比为：熔盐30～80％，高炉渣20～70％；所述的熔盐为NaNO3和Na2CO3的混合物，其中NaNO325～75％，Na2CO325～75％。2.一种根据权利要求1所述相变储热材料的制备方法，包括如下步骤：1)采用常规湿法球磨将高炉渣充分研磨，磨至325目以下；2)将混合均匀的熔盐与高炉渣按上述比例混合后使用压力成型机压制，成型压力为5～25MPa；在管式炉中进行烧制，烧成过程中始终通氮气保护，烧成时温度不低于100℃要保温大于30min，升温速度为3-10℃/min，升温至材料相变点之上10-30℃范围，制得储热材料。2CN107779175A说明书1/4页一种相变储热材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于相变材料制备领域，尤其涉及一种相变储热材料及其制备方法。背景技术[0002]工业余热是一种资源，是指工业生产过程中产生的废气、废液、废渣等所载有的能量。余热的排放不仅是能源资源的严重浪费，而且也造成了环境污染，所以工业余热的有效回收和利用正成为节能减排的主要课题之一。由于很多情况下的工业余热存在着间歇性、不稳定性、能量密度低等特点，目前在低成本高效余热回收，特别是低能级余热和高温渣余热的回收方面尚没有成熟可靠的技术。[0003]储热技术主要包括化学储热技术，显热储热技术和相变储热技术三种不同机理的储热技术。其中相变储热材料是利用材料所含的显热和相变潜热来储存或释放能量的，所以属于物理储能方法的范畴。在相变储热材料温度升高到相变点以上时，材料吸收能量并将其作为显热及潜热形式储存，当材料温度降低时，其显热和潜热以适当方式释放。相变储热材料可以有效地将各种间歇性能源收集并转化成可以直接利用、储存和运输的能源。[0004]从理论上讲，所有的物质都可作为相变储热材料。但是从实用和能量的有效利用角度，可用于储热的材料并不很多。目前用于研究和应用的相变储热材料主要包括无机盐、金属及石蜡等。[0005]从材料的相变方式来说，相变材料可以分为固-固相变材料，固-液相变材料，气-液相变材料和固-气相变材料。其中固-固相变材料主要是通过材料分子结构方式的改变实现能量的存储和释放(如由无定形材料转变为晶体等)，不过这种转化方式的能量密度较低，因此发展潜力不大。气-液相变和固-气相变材料因其在相变过程中会发生较大体积变化，需要较大体积的压力容器，因而应用受到了极大的限制，而固-液相变材料因其体积变化较小且能量密度合理而得到了较为广泛的应用。[0006]根据文献记载，总结现有技术情况及优缺点如下：[0007]1、常用的有机储热材料主要包括高级脂肪烃、芳香烃、醇和羧酸等，其中石蜡材料是应用最广的储热材料，其通式为CH3(CH2)nCH3，相变焓约为200kJ/kg，储热密度为150MJ/m3。纯石蜡的价格昂贵，通常选取工业纯度的石蜡用以研究和实际应用。其中，P-116是被关注最多的商用石蜡材料，它的相变温度为47℃，相变焓为210kJ/kg。有机储热材料的优点是固体成型好，不易发生相分离及过冷、腐蚀性较小，但与无机储热材料相比其导热系数较小，使用过程中容易发生泄漏。实际应用时通常需要设计独特的换热器，并加入导热剂。[0008]脂酸类也是常见的有机储热相变材料，其通式为CH3(CH2)2n·COOH，其相变焓范围是50J/g～150J/g，相变温度范围是-15～70℃，通常相变温度与碳原子数相关。目前研究较多的脂酸类材料主要有癸酸、月桂酸、棕榈酸和十八酸等。脂酸类相变材料的成本是石蜡的2