[发明专利]一种高温定型相变储热材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高温定型相变储热材料及其制备方法，以碳酸钾和粉煤灰为原料，将粉煤灰通过一定量的碳酸钾进行化学反应改性得到改性后的粉煤灰，进而在与碳酸钾复合即得所述储热材料。储热材料的热容量在101.3～122.1J·g^‑1，导热系数在0.379～0.438W·m^‑1·K^‑1范围内可调；其相变区间为850℃～890℃。本发明组分配比合理，制备工艺简单，成本低；制备的高温储热材料有优良的热循环性能，满足循环使用、更多领域使用要求，扩大了粉煤灰的应用领域，在变废为宝的同时提高粉煤灰的利用率，减少了粉煤灰废渣的大量排出和堆积，降低了环境污染。

技术领域

本发明涉及一种高温定型相变储热材料及其制备方法；特别是涉及一种以粉煤灰改性后为支撑基体的高温储热材料及制备方法；属于储热材料制备技术领域。

背景技术

随着人类社会对环境保护及节能降耗的呼声越来越高，清洁能源所占比重日益增多，而热能存储技术是提高清洁能源利用效率的重要友好型技术。近年来发电工质的温度不断提高，高温热量存储问题凸显，因此需要高储热密度、耐高温的储热材料。熔盐定型复合相变储热材料，具有潜热大、储热密度高，是高温储热材料的首选。

粉煤灰系燃煤电厂排出的主要固体废料，粉煤灰的大量排放严重影响了周围环境。随之国家对环保要求的日益严格，如何提高粉煤灰的利用率，使其变废为宝，减少环境污染，达到环境友好型经济发展的目的，已成为众多生产企业和专家学者研究的主要课题。

中国专利申请(申请号：CN2016112616598)公开了一种利用粉煤灰制备的介孔铝硅酸盐基定型相变材料及其制备方法，其技术方案公开了：将粉煤灰与助剂(助剂选自碱金属或碱土金属的碳酸盐、氢氧化物或氧化物中一种或几种)按100：20～50混合后在高温下焙烧(焙烧温度600～1250℃，焙烧时间30～90分钟)，制得原材料与有机相变材料复合。这种方法所制备的储热材料泄漏率，但只限于低温，并且只能与低温有机材料复合，无法与碳酸盐复合成高温相变材料。

此外，中国专利申请(申请号：CN201810195962)公开了一种废渣复合相变材料免烧轻集料及其制备方法，其技术方案公开：通过利用建筑垃圾粉、电石渣、粉煤灰等废渣制成价格低廉的废渣基无机矿物聚合胶凝材料，加入复合型激发剂、高分子复合型防水稳泡增强剂等制成废渣复合相变免烧轻集料坯体，将所得免烧轻集料作为轻骨料生产得到的相变储能建筑材料，可有效降低气温波动。但是此种方法制备的相变材料，无法克服在高温条件下材料各物质之间的化学反应，且相变潜热低，不能应用到高温领域。

虽然上述现有技术都采用了包括粉煤灰以及碳酸钾的等材料制备相变材料，但是，上述公开的方法并没有详细记载和描述制备相变材料的条件等制备参数，并且上述公开的方法只能与有机材料复合应用在低温领域，无法与无机相变材料(碳酸盐)复合制备高温储热材料，同时本领域技术人员也无法根据现有技术的记载毫无疑义的确定得出。

发明内容

有鉴于此，本发明为解决的技术问题是针对上述问题提供一种高温定型相变储热材料及其制备方法，该高温储热材料，相变潜热大、工作温区高、不变形且成本低、制备工艺简单，其技术方案如下：

高温定型相变储热材料，其特征在于：由相变材料碳酸钾与改性粉煤灰复合而成；其中，碳酸钾占质量百分比为50～60％；改性粉煤灰占总质量百分比为40～50％；所述储热材料的热容量在101.3～122.1J·g^-1；导热系数在0.379～0.438W·m^-1·K^-1范围内可调；相变区间为850℃～890℃。

此外，本发明还公开一种高温定型相变储热材料的制备方法，包括以下步骤：

第一步：粉煤灰化学改性：

取粉煤灰与碳酸钾混合均匀后，置于马弗炉中，从室温升温到1000℃烧结5h后；出炉，用粉末粉碎机粉碎，得到改性粉煤灰粉末备用；