[发明专利]一体式储能结构、制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种一体式储能结构，所述结构包括封装壳体，以及封装在所述封装壳体内部的相变储热材料。本发明提供的储能结构为有封装壳体和相变储热材料组成的一体式结构，既克服了单一储热材料储热效果差的问题，又克服了熔融盐储热材料难以储存，容易泄露、腐蚀的问题，充分发挥了复合材料的优势；且结构简单，确保储热系统的安全可靠性，导热性好。

技术领域

本发明属于用化学化工方法生产耐高温储热材料腐蚀泄漏涂层的技术领域和能源材料科学领域，具体涉及到一种一体式储能结构、制备方法和用途，特别涉及一种高温复合相变储热材料与防腐涂层一体式封装的一体式储能结构、制备方法和用途。

背景技术

提高能源转换和利用效率是我国实施可持续发展战略必须优先考虑的重大课题。在许多能源利用系统中存在着能量供应和需求不匹配的矛盾，造成能量利用不合理性和大量浪费。目前，工业上高温烟气和高温余热的排放量达57000m³/h、温度900～1100℃。长期排放不仅浪费资源，也对大气环境造成了不可忽视的热污染。回收利用上述高温废热在解决环境热污染的同时，还可以将之转化为可利用的能源形式，具有重要的应用价值和社会效益。

高温相变材料尤其是金属相变材料具有高熔点、储热密度高、吸/放热过程近似等温、过程易控制等优点，可满足回收高温烟气和高温余热的要求，是目前储热技术领域的研究热点。

而无机盐在高温相变储热应用领域中具有极大的优势，所以目前高温储热相变材料以无机盐或合金为主要成分。但无机熔融盐在实际应用中的缺点也十分突出：熔融盐是一类十分重要的储热材料，具有使用温度较高、潜热大、储热密度高、过冷度小、成本低等优点，受到国内外广泛关注。但是熔融盐在高温时具有较强的腐蚀性能，对容器的防腐蚀性能要求很高，特别高温(500℃以上)熔融盐储热材料，如氯化盐基本上对所有的不锈钢都有腐蚀，严重制约着熔融盐储热材料规模化应用，使氯化盐的使用温度高、高相变热焓及低成本的优势难以充分发挥，氯盐对容器腐蚀性很强；氟盐固/液体积收缩很大、腐蚀强；硝酸盐熔解热较小、热导率低、使用中容易产生局部过热等。因此发展一体式储热材料与耐熔盐腐蚀的涂层，促进熔盐储热材料的规模化使用具有重要的意义。

为了解决这个问题，本领域技术人员多采用陶瓷作为基体负载高温相变储热材料，将无机盐和陶瓷基体进行复合，但熔盐相变过程中，液相易泄漏，尤其在高温条件下无机盐具有较强的腐蚀性，对盛装的容器提出极为苛刻的要求。US 5567346公开了以硫酸钠、氯化铵、溴化钠以及硫酸铵为主要原料组成的储热材料，但是纯无机盐需要盛装容器体积庞大，对系统的保温性和安全性提出了更高的要求；US 5685151公开了用于太阳能储热材料，主要的成分是氯化钠，使用的存储盐的容器是特种不锈钢材料，价格极为昂贵，长期使用后，依然存在腐蚀。

因此，本领域亟待开发一种高温相变储热材料，其能够解决现有的储热材料容易腐蚀封装体，容易泄露的缺陷，且制备工艺简单，成本较低。

发明内容

针对现有技术纯无机熔融盐储热材料以及熔盐/陶瓷复合储热材料存在泄漏、腐蚀的问题，本发明提供了一种一体式储能结构、制备方法和用途。所述一体式储能结构是高温复合储热材料及防腐蚀涂层一体式封装结构，且制备方法低成本、工艺简单。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

一种一体式储能结构，所述结构包括封装壳体，以及封装在所述封装壳体内部的相变储热材料。

优选地，本发明所述封装壳体为分散有硅酸钠的石墨。

优选地，所述石墨中硅酸钠的分散量为1～10wt％，例如1.2wt％、1.5wt％、1.8wt％、2.4wt％、2.8wt％、3.5wt％、4.2wt％、5.5wt％、5.7wt％、6.1wt％、6.6wt％、6.8wt％、7.2wt％、7.8wt％、8.4wt％、8.9wt％、9.4wt％等。

优选地，所述硅酸钠的模数为0.9～1.3，例如1.0、1.1、1.2等。