[发明专利]一种金属氢化物储热介质及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于金属氢化物储热介质及其制备方法。所述储热介质经优化后，以质量百分比计，包括下述组分：镁50‑90％；M₁ 0‑40％，所述M₁选自铁、镍、钴元素中的至少一种；M₂ 1‑5％；所述M₂选自钛、钒、铌元素中的至少一种；碳3‑20％；其储能密度为1000‑3000MJ/m³、热导率为3‑10W/m·K、致密度为50‑70％。其制备方法为：先在高压氢气气氛中制备镁基氢化物；然后对含催化元素的金属M₂进行氢化处理；得到催化剂；将催化剂与镁基氢化物混合均匀后破碎至纳米级；再加入碳质导热剂，混合均匀，压制得到致密度为50‑70％的成品。本发明组分设计合理，所得产品储热密度大、吸热速率高、放热速率可控、循环性能优良、使用寿命长久。

技术领域

本发明涉及一种金属氢化物储热介质及其制备方法；特别涉及一种以金属氢化物为储热介质及该储热介质的制备方法。

背景技术

随着世界化石能源的日趋紧缺，以及对全球气候变化的担忧，对新能源开发利用和节能减排技术已成为能源领域最重要的方向。在能源的使用和转化过程中，大量的能量都以热能的形态被消耗和损失。因此，将热能以合适的手段加以存储、转化和利用，能够产生巨大的效益。近年，蓄热式加热技术受到了广泛关注，已在工业生产中广泛应用，对节能减排起着重要的作用。例如，钢铁生产企业中，高温烟气余热可被陶瓷蓄热材料回收，蓄热后用作预热空气，可大幅降低能源消耗。在工业、民用等许多领域，存在间歇式热能(余热)存储的需要。

现有的蓄热技术主要为显热蓄热和相变蓄热。显热是利用介质的温度升高来储存能量，如利用水、砂石等作为储热介质。相变蓄热是利用材料相变热，例如固态熔化为液态的溶解热来储存热量。但是这些储热材料均存在储热能量密度低、导热率低的缺点，进而导致相应的蓄热系统效率不高，体积庞大。

目前，虽然专门针对储氢应用的氢化物材料已有研发，同时针对蓄热应用的氢化物材料也有一定的理论研究。实际蓄热应用中，在关注储热介质的质量比储热密度的同时，一般认为体积比储热密度更为关键，即提高单位体积所能储存的能量。关于如何保证储热材料块体具有较高的体积比储热密度时，提高其导热系数并确保材料能高效循环使用的研究，还比较少见。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种既有较高的体积比储热密度又有较高导热系数并具有优良循环使用寿命的金属氢化物储热介质及其制备方法，

本发明一种金属氢化物储热介质，所述储热介质中含有金属氢化物。

本发明所述的储热介质为镁基储氢合金，是指镁元素或多组元金属合金与氢气化合形成的氢化物。作为优选方案，本发明所述的储热介质采用适用于中高温区储热的镁基氢化物，包括但不限于氢化镁(MgH₂)、氢化镁镍合金(Mg₂NiH₄)、氢化镁铁合金(Mg₂FeH₆)、氢化镁钴合金(Mg₂CoH₅)中的至少一种。作为进一步的优选方案，所述储热介质中，还添加了催化剂、导热剂中的至少一种。所述催化剂含有钛、钒、铌元素中的至少一种元素；所述导热剂为碳质材料。

作为优选方案，本发明一种金属氢化物储热介质，所述储热介质脱氢以质量百分比计，包括下述组分：

镁50‐90％；

M₁ 0‐40％，所述M₁选自铁、镍、钴元素中的至少一种；

M₂1‐5％；所述M₂选自钛、钒、铌元素中的至少一种；

碳3‐20％。