[发明专利]一种高温相变储热材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温相变储热材料及其制备方法，应用于太阳能热发电及工业余热回收用储热系统。

背景技术

高温热利用是能源领域的研究热点之一，如核反应热能回收、太阳能热发电等。在太阳能热发电过程中，高温传热储热材料用于存储和传递太阳辐射能。发电的过程是：通过定日镜或其他反光装置将太阳能汇聚起来并被储热材料吸收，在需要时，将储热材料的热量释放出来，用于产生蒸汽，再使蒸汽推动汽轮机进行发电。塔式太阳能发电站需要能承受400～800℃高温的传热储热材料，以提高能量转换效率；传热材料可以将热量从储热材料中转移出来，用于产生水蒸汽。既能传热又能储热的材料能够简化发电系统，减少热量损失，提高效率，节省成本。

熔融盐作为传热储热材料具有储热能力强、使用温度范围广、成本低等优点。世界上许多塔式太阳能发电站采用硝酸熔融盐作为传热或者储热材料。文献[1](Cordaro JG,Rubin NC,Bradshaw RW.Multicomponent Molten Salt Mixtures Based on Nitrate/Nitrite Anions.Journal of Solar Energy Engineering-Transactions of the Asme2011,133)报道了一种熔点在70℃左右的熔融盐。文献[2](Raade JW,Padowitz D.Development of molten salt heat transfer fluid with low melting point and high thermal stability.Transactions of the ASME-N-Journal of Solar Energy Engineering2011,133:31013)报道了一种熔点在65℃的熔融盐。文献[3](Peng Q,Ding J,Wei X,Yang J,Yang X.The preparation and properties of multi-component molten salts.Applied Energy2010,87:2812-2817)报道了使用温度达到550℃的熔盐。但是多数文献所报道的熔融盐主要都是硝酸盐。硝酸熔融盐的优点是熔点低，降低了管道冻堵的风险，缺点是在高温下易分解劣化，各电站中熔盐的最高使用温度一般分布在500～600℃之间，不能满足高温发电的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种高温相变储热材料及其制备方法及其制备方法，该高温相变储热材料相变潜热大、相变温度低，相变储热能力随着温度的升高而不断增强。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种高温相变储热材料及其制备方法，由原料碳酸锶、碳酸锂、碳酸钾、碳酸钠制备而 成，各原料所占质量百分比分别为：碳酸锶30％-40％，碳酸锂32％-48％，碳酸钾9％-18％，碳酸钠8％-19％。

按上述方案，所述的碳酸锶、碳酸锂、碳酸钾、碳酸钠质量纯度均大于99.90％。

上述以碳酸锶碳酸锂为主的高温相变储热材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)配料：按质量百分比称取碳酸锶30％-40％，碳酸锂32％-48％，碳酸钾9％-18％，碳酸钠8％-19％作为原料；

(2)将上述原料按比例混合后使其熔化，并在熔融状态保温使其混合均匀，最后冷却研磨，即得到以碳酸锶和碳酸锂为主的高温相变储热材料。

按上述方案，所述熔化的温度为500-600℃。

按上述方案，所述保温时间为18-24h。

按上述方案，所述原料可以预先进行烘干处理，尽量不含有水分。当然，如果原料的质量纯度均能达到99.90％，不进行烘干处理也可以。

按上述方案，步骤(2)中所述的混合可以采用机械混合的方法，使其尽量达到宏观上的均匀即可。

按上述方案，步骤(2)中所述的保温的目的是通过自由扩散使熔融状态的原料充分混合均匀。

上述以碳酸锶和碳酸锂为主的高温相变储热材料在800℃以下能够保持稳定，其相变工作温度范围为388℃-780℃，说明该高温相变材料可广泛应用于工业热能回收利用、太阳能热利用等。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：