[发明专利]反应材料和化学热泵

说明书

技术领域

本公开内容的示例性实施方式大体上涉及反应材料和化学热泵。

背景技术

近年来，从节能的观点来看，有效地利用热源例如废余热的热回收系统例如化学热泵正引起关注。

化学热泵是这样的系统：其利用伴随着发生在反应介质和存储材料(下文中称为反应材料)之间的可逆化学反应(水合反应和脱水反应)的放热和吸热现象进行供热和储热。典型地，化学热泵包括：具有以可逆方式与反应介质反应的反应材料的包括热交换器的反应器；用于蒸发液态反应介质的蒸发器；用于冷凝气态反应介质的冷凝器；和连接所述反应器、蒸发器和冷凝器的开关机构。

已经回顾了作为用于化学热泵的反应材料的具体材料例如采用氧化钙(CaO)的材料、采用氧化镁(MgO)的材料、和采用硫酸钙(CaSO₄)的材料。近来，在化学热泵中，采用氧化钙或氧化镁作为反应材料的化学热泵正引起关注。例如，参见JP-2010-185035-A和JP-H9-026225-A。然而，在JP-2010-185035-A或JP-H9-026225-A的热泵中，存在通过反复进行储热和放热过程，反应材料的反应速率下降的问题。

另一方面，当采用硫酸钙作为反应材料时，从储放热性质的观点来看，采用III型无水石膏(称作III型硫酸钙)。在放热过程中，将通过III型硫酸钙和反应介质的反应产生的反应热取出来。在储热过程中，将外部热量例如废余热加入至半水合硫酸钙(煅烧石膏)，并且使反应介质解吸。

然而，当采用硫酸钙作为反应材料时，反应材料的反应速率的下降也是问题。采用硫酸钙作为反应材料时反应速率的下降主要是由于硫酸钙的晶体结构的相变引起的。更具体地，通过反复进行储热和放热过程，III型硫酸钙的晶体结构变为更稳定的II型无水石膏(称作II型硫酸钙)的晶体结构。因此，存在储热量和放热量降低的问题。

发明内容

目的是提供用于化学热泵的新型反应材料，其即使在反复进行储热和放热过程时也能够抑制从III型硫酸钙向II型硫酸钙的晶体结构变化。

鉴于以上，在本公开内容的一个方面中，提供用于化学热泵的新型反应材料，其包括III型无水石膏、镁化合物和Ca_xMg_1-xSO₄。当进行储热过程和放热过程时，该用于化学热泵的反应材料在结构上在包括III型无水石膏、所述镁化合物和Ca_xMg_1-xSO₄的混合物与包括半水石膏、所述镁化合物的水合物和Ca_xMg_1-xSO₄的水合物的混合物之间变化。x为0<x<1。

根据本发明，提供用于化学热泵的反应材料，其即使在反复进行储热和放热过程时也能够抑制从III型硫酸钙向II型硫酸钙的晶体结构变化。

由说明性实施方式的以下详细描述、附图和相关权利要求，上述和其它方面、特征和优点将更充分地明晰。

附图说明

通过参照以下详细描述，在结合附图考虑时，本公开内容的上述和其它方面、特征和优点将更好理解，其中：

图1为根据本发明实施方式的化学热泵的一个实例的构造的示意图；

图2A为根据本发明实施方式的化学热泵在储热过程中的操作的实例的示意图；

图2B为根据本发明实施方式的化学热泵在放热过程中的操作的实例的示意图；

图3为对根据本发明实施方式的反应材料的劣化特性进行解释的图的一个实例；

图4为对根据本发明实施方式的反应材料的劣化特性进行解释的图的另一实例；

图5A为对根据本发明实施方式的反应材料的X-射线衍射(XRD)结果进行解释的图的一个实例；

图5B为对根据本发明实施方式的对比性反应材料的X-射线衍射(XRD)结果进行解释的图的另一实例；

图6为对根据本发明实施方式的反应材料的X-射线衍射(XRD)结果进行解释的图的另一实例；

图7为对根据本发明实施方式的对比性反应材料的劣化特性进行解释的图的另一实例；和

图8为对根据本发明实施方式的反应材料的劣化特性进行解释的图的另一实例。

附图旨在描述本公开内容的示例性实施方式并且不应被解释为限制其范围。除非清楚地指明，否则不应认为附图是按比例绘制的。

具体实施方式