[发明专利]纳米复合储能球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米储能技术领域，具体涉及一种纳米复合储能球及其制备方法。

 

背景技术

热能储存技术用于解决热能供需间的矛盾，是提高能源利用率及保护环境的重要技术。在太阳能利用、电力的“削峰填谷”、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑物采暖与空调的节能领域具有很好的应用前景。

我国能源消费部门的构成与世界发达国家相比存在明显差异。发达国家的能源消费构成大致为：工业1/3，交通运输1/3，建筑业1/3。虽然我国三大产业的能源消费构成已发生了变化，但仍以第二产业为主，2005年能源消费总量的223319万t标准煤中，工业部门消费了158058万t标准煤，占总能源消费的70.78％，这就意味着要把提高能源利用率的重点放在工业上。

在钢铁、冶金和机械加工、陶瓷生产等行业中，存在着大量用于加热的各种加热炉，其中有将近一半的数量是间断工作的间歇式炉。由于是间断使用，这类加热炉的热能利用率通常低于30％，而锻造加热炉的能源利用率则在 10％以下。为了提高工业加热过程中的能源利用率，常规方法是利用预热器加热助燃空气或物料的传统余热回收技术，但这种技术仅适用于连续工作的加热过程，对于间断工作的加热过程，储能技术则具有更大的优势。资料表明，仅我国钢铁工业余热余能资源量高455.1 kg标准煤／t钢，而回收利用率仅为 45.6％，而国际先进企业，如日本的新日铁则可达92％以上，在工序能耗上，我国吨钢能耗高出国外50.5 kg标煤。这其中差距最大的就是“其它”能耗（包括焦化、能源亏损及放散、燃气加工和厂内运输等环节），每吨产品的能耗比先进产钢国高出33.2 kg标煤，其主要原因是各生产工序不能大量地回收本工序产生的各种余热资源，回收效率低，且数量不足，可见我国钢铁工业余热余能回收潜力巨大，对储能材料的需求量也在不断增大。

根据余热回收利用系统的储热介质的不同，热能储存系统按热能储存的形式可以分为显热储能系统和相变潜热储能系统。由于显热储能系统具有储能密度低、设备体积庞大、蓄热不能恒温等缺点，在工业余热回收中具有局限性。相变潜热储能是同时利用物质固有的热容和物态变化的相变热来储存热能，具有至少高出显热储能系统一个数量级的储能密度，但是这种方式一般都存在过冷和相分离的缺点，在工业余热回收中也存在很大的局限性。

 

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种纳米复合储能球，该纳米复合储能球储能密度大、放热时间长、放热量大，能方便用于酒店灶具，起聚能和储能的作用。

本发明还提供所述纳米复合储能球的制备方法，由该方法工艺简单，原料易控，不需要复杂的设备。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种纳米复合储能球，采用60~70%的纳米复合材料和30~40%的耐火材料配伍而成；

其中，纳米复合材料按如下百分比配料：纳米石墨粉：4~6，纳米焦炭粉：15~18，纳米氧化铁粉：38~42，纳米铜粉：4~6，纳米铝粉：8~12，纳米锌粉：4~6，纳米锆粉4~6，纳米镁粉：4~6，纳米二氧化硅粉：4~6，余量为纳米氯化钙粉；

耐火材料由80~90%的耐火泥和10~20%耐火水泥配制而成；上述%均为重量百分比。

一种纳米复合储能球的制备方法，根据上述的配料，采用的步骤包括：

1）制备纳米复合材料：按所述配比称取原材料，并将原材料装入搅拌罐中充分混合搅拌均匀：

2）制备纳米复合储能球：将步骤1）制备的纳米复合材料与耐火材料充分混合，搅拌均匀，加入纳米复合聚能球重量2%的玻璃水，搅拌并制作成球形复合储能材料，在常温下晾干，即得纳米复合储能球。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、由于本发明中采用了将具有优良显能储能性能的纳米石墨粉、焦炭粉、氧化铁粉、铜粉、铝粉、锌粉、锆粉、镁粉与具有优良潜能储能性能的纳米二氧化硅粉和具有优异复合蓄热储能性能的纳米氯化钙粉三类储能材料复合而成，因此，通过本方法制备的纳米复合储能球储能密度大、放热时间长、放热量大，可制作成大小不同的球状结构，方便用于酒店灶具，起聚能和储能作用。

2、与传统的单一用显能储能纳米粒子、相变潜能储能纳米粒子和吸附蓄热储能纳米粒子制备储能材料相比，本发明用显能储能纳米粒子、相变潜能储能纳米粒子和吸附蓄热储能纳米粒子复合制备储能球，克服了单一储能材料储能密度低、蓄热不能恒温、过冷和相分离等缺点。