[发明专利]一种利用无机玻璃粉封装高温熔盐颗粒相变材料的方法

说明书

本发明涉及相变储热材料技术领域，提供了一种利用无机玻璃粉封装高温熔盐颗粒相变材料的方法，采用无机玻璃作为封装材料，对熔盐颗粒进行包覆封装，然后与陶瓷基体进行复合压制，制备出熔盐‑陶瓷相变储热材料。本发明利用无机玻璃粉对熔盐颗粒进行微胶囊封装，并且将封装后的颗粒与陶瓷基体材料复合烧结，通过对熔盐颗粒的封装以及与基体材料的混合压制，无机玻璃粉的熔融成型既起到防潮的作用，又可以为结构材料提供粘结的作用；本发明制备方法简单，成本较低，易大规模生产；解决了高温熔盐相变材料的吸湿性强、高温结构强度弱的问题，对高温相变储热材料扩大使用环境具有重要意义。

技术领域

本发明涉及相变储热材料技术领域，特别涉及一种利用无机玻璃粉封装高温熔盐颗粒相变材料的方法及熔盐-陶瓷相变储热材料。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，对能源的需求日益增强，但是目前80%的能源来源于不可再生的化石能源，例如煤炭、石油、天然气等。煤炭与石油不但资源稀缺，而且在应用过程中会对环境导致严重污染。近年来，我国大气污染严重，特别在冬季供暖过程中，煤炭燃烧后的污染物排放对大气造成巨大的影响，同时也是导致雾霾的重要因素。虽然煤改气可以缓解采暖污染问题，但是天然气同样是化石能源，并且我国天然气供应不足，价格逐步增加，故寻求新能源代替化石能源迫在眉睫。电采暖是一种清洁、安全的采暖方式，通过电价政策的调节，推行居民峰谷分时电价，使得具有能量存储的电采暖方式是必要的，可以进一步提高电采暖的经济性，“削峰填谷”是降低电网的高峰负荷，提高低谷负荷，平滑负荷曲线，稳定电网运行的重要手段。储热材料是把在一段时间或一定空间暂时不用的多余能量通过某种途径收集并存储起来，在能量需求高峰期再将其释放出来。相变储热材料能通过两相转变储存或释放大量热能，达到电采暖中“削峰填谷”的目的。并且具有安全性好、易于运行控制和管理等优点。

熔盐相变储热材料以其储热密度高，成本低等优点广泛应用在国内外相变储热领域。但是熔盐相变储热材料依旧存在对吸湿性严重，熔盐泄露以及高温结构强度低的问题，这些问题限制了熔盐相变储热材料的应用范围，所以解决这些问题是紧急、必要的。

国内外研究人员主要采取了整体封装的方法解决此问题，Ryo Fukahori（Fukahori R, Nomura T, Zhu C, Sheng N, Okinaka N, Akiyama T. Macro-encapsulation ofmetallic phase change material using cylindrical-type ceramiccontainers for hightemperature thermal energy storage[J]. Appl Energy 2016;170:324-8）采用陶瓷杯封装熔盐，将熔盐放置进陶瓷杯体中在外层加盖封装，这种方法可以隔绝湿度环境和提供支撑的结构，杯体的空间可以为熔盐留出膨胀空间解决了熔盐膨胀系数大的问题，但是这种方式制备繁琐，成本高；陶瓷杯与杯盖之间的粘结随循环次数的增加会出现脱落老化现象。

Pau Gimenez（Gimenez P, Fereres S. Glass encapsulated phase changematerials for high temperature thermal energy storage[J]. Renewable Energy,2017, 107:497-507.） 采取将NaNO₃注入玻璃球体从而起到封装和支撑的作用，虽然这种办法可以采用一体化的方式完全解决熔盐的吸湿性问题并且在常温环境提供支撑结构，但是工艺困难，并且在高温下，玻璃存在软化现象，而软化后的玻璃无法承受熔盐的重量进而导致熔盐从底部泄露的问题，不但无法起到结构支撑作用，而且会使整个材料失效。