[发明专利]一种复合蓄热体及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种储能蓄热体，特别是制作成本低、蓄热效率高的复合蓄热体及制备方法。

背景技术

热能储藏分为显热蓄热和潜热蓄热，显热蓄热利用蓄热材料将热能储藏，具有性能稳定，成本较低，传热性能好等特点，但其蓄热密度低，所需蓄热装置体积较庞大。潜热蓄热利用材料在相变时放出和吸入的潜热储能，从而解决能源在供求之间的时间上和空间上不匹配矛盾，潜热蓄热具有蓄热密度大，空间结构紧凑等优点。将显热蓄热和潜热蓄热二者复合，保持二者的优点，是蓄热材料研发的重点课题。现有复合蓄热储能技术中一种常用方法是将碳化硅质的基体放到温度约800℃的氯化钠熔融盐液体中经长时间复合，使氯化钠熔融盐在毛细管力作用下渗入碳化硅质基体孔筋，然后除去多余盐液，烘烤得到氯化钠与碳化硅质基体的复合蓄热体。该氯化钠碳化硅复合蓄热体具有蓄热密度高、可快速放热等特点。但现有氯化钠碳化硅复合蓄热体存有如下问题：1、碳化硅质基体中所能够复合的氯化钠熔盐量有限，潜热蓄热效率有待提高；2、氯化钠碳化硅复合蓄热体的制作工艺复杂、氯化钠熔融盐与碳化硅质基体的复合时间长；2、高温下进行的氯化钠熔融盐与碳化硅质基体的复合过程要耗费大量能量，导致制作成本高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种储热密度较大、性能稳定的复合蓄热体。

本发明的另一目的是提供所述复合蓄热体的制备方法，所述方法工艺简单、成本低、易于工业化实施。

本发明所称问题是通过以下技术方案解决的：

一种复合蓄热体，包括碳化硅质复相陶瓷基体和相变材料，所述碳化硅质复相陶瓷基体具有规则的几何形状，在碳化硅质复相陶瓷基体上分布孔洞，所述相变材料填装在一部分孔洞内，填装相变材料的孔洞的两端由封装体热熔封闭，未填装相变材料的孔洞为贯通结构的导热孔。

上述复合蓄热体，所述填装相变材料的孔洞和导热孔间隔排布，填装相变材料的孔洞内所装入的相变材料的体积为孔洞体积的0.2-0.4倍。

上述复合蓄热体，所述相变材料为粉末状氯化钠。

上述复合蓄热体，所述孔洞直径D为0.2-0.6cm，相邻孔洞间的间距L为0.6-1.2cm。

上述复合蓄热体的制备方法，按照下列步骤进行：

①制备碳化硅质复相陶瓷基体：

a、配制碳化硅质复相陶瓷基体原料：按下述质量份称取原料，碳化硅78-80，高岭土8-9，石灰石4-5，莫来石5-7，堇青石14-16，将上述原料混合均匀，粉碎至200-300目待用；

b、配置塑化剂溶液：按照水与聚乙烯醇溶液体积比4:1的比例配制塑化剂溶液，将浓度为3％的聚乙烯醇溶液与水混合，先放置12-24h，待两者充分复合后再搅拌30min，即制得塑化剂溶液；

c.制备碳化硅质复相陶瓷基体：将粉碎的碳化硅质复相陶瓷基体原料和塑化剂溶液混合搅拌制成坯泥，碳化硅质复相陶瓷基体原料和塑化剂溶液的质量比为2.5-3:1；将坯泥注入模具中，在20-70℃条件下固化3-12个小时，脱模，制得坯体；然后将坯体干燥后入炉，在1150-1250℃温度下煅烧1-6h，保温2h出炉，即制得碳化硅质复相陶瓷基体；

②制备封装体：

a、配制封装体原料：按下述质量份称取原料，堇青石90-95，碳化硅10-12，将上述原料混合均匀，粉碎至200-300目待用；

b、制备封装体坯体：将粉碎的封装体原料和水混合制成封装体坯泥；将封装体坯泥注入模具中，制成封装体坯体；将封装体坯体干燥后入炉，在1150-1200℃的温度下烧结1-2小时，经保温冷却后出炉，即制成封装体，封装体的直径与填装相变材料的孔洞直径匹配；

③填装相变材料：将碳化硅质复相陶瓷基体的孔洞底部间隔用封装体封装，然后在封装了底部的孔洞内添加相变材料，再用封装体封装添加了相变材料的孔洞的另一端，将封装体与碳化硅质复相陶瓷基体氧焊熔封为一体，即制得复合蓄热体。