[发明专利]制造用于热能储存的陶瓷材料的方法

说明书

本发明涉及一种生产用于热能储存的陶瓷材料的方法，其特征在于，所述方法包括生产至少粘土颗粒和天然和/或合成磷酸盐颗粒以及水的混合物，基于不包括水的混合物的质量，所述混合物包含0.5质量％至40质量％之间的磷酸盐，并且成形和烧制混合物以生产陶瓷材料。本发明还涉及一种用于热能储存的陶瓷材料，其特征在于，所述陶瓷材料包括粘土和任选沙子的基质，以及分散在所述基质中的天然磷酸盐和/或合成磷酸盐的颗粒，基于陶瓷材料的质量，所述陶瓷材料包含0.5质量％至40质量％之间的磷酸盐。本发明还涉及一种用于在所述陶瓷材料中储存热能的方法，其特征在于，所述方法包括使传热流体与所述陶瓷材料接触，从而在充热阶段将热量从传热流体传递至陶瓷材料，在放热阶段将热量从陶瓷材料传递至传热流体。

技术领域

本发明涉及一种热储存材料，更具体地涉及一种用于显热储存的热储存材料，并且涉及一种用于制造这种材料的方法，和使用所述材料的热储存方法。

背景技术

热储存包括将热量储存在介质中以备后用。该介质由称为热储存材料的特定材料组成。

存在三种热能储存方法：显热储存、潜热储存和通过热化学过程的储存[1]。如上所述，本发明涉及用于显热储存的材料。

显热储存包括储存材料温度的简单升高。由材料储存的热的量由以下等式给出：

其中Q为储存的热的量(J)；T_i和T_f分别为初始储存温度和最终储存温度(K)；m为储存材料的重量(g)；C_p(T)为储存材料的热值(J/g.K)。

用于储存显热的材料可以为液体或固体。

液体材料的情况已经在CSP(聚光太阳能)工厂中使用的基于碱金属硝酸盐的熔融盐而获得了工业上的成功。数个CSP工厂目前正在运行[2]-[3]。然而，熔融盐在农业中作为肥料的重要用途方面存在缺点，在565℃以上具有完全化学分解的风险，并且其价格昂贵。

因此，诸如混凝土之类的固体材料已经在德国Deutsches Zentrum für Luft-undRaumfahrt(以缩写DLR闻名)的德国航空航天中心进行了测试[4]。混凝土可以以具有竞争力的价格以工业量获得。然而，其使用仅限于约400℃，以避免机械损坏。

因此，仍然需要开发更稳定、更有效和更有经济优势的材料。

发明内容

因此，本发明的目的为设计一种用于热储存的材料，所述材料能够通过工业方法而易于成形，能够以工业量获得，并且能够在高达1100℃的宽温度范围内使用。

为此目的，本发明提出了一种制造用于热能储存的陶瓷材料的方法，其特征在于，所述方法包括生产至少粘土颗粒、天然和/或合成磷酸盐颗粒以及水的混合物，基于除水之外的混合物的重量，所述混合物包含0.5重量％至40重量％之间的磷酸盐。所述方法还包括成形和烧制混合物以获得陶瓷材料的步骤。

所述天然和/或合成磷酸盐可特别地包含羟基磷灰石。

以特别有利的方式，所述混合物包含4重量％至5重量％之间的磷酸盐。在本文的其余部分中，基于不包括水的混合物的总重量来计算重量含量。

所述混合物有利地包含50重量％至90重量％之间，优选60重量％至80重量％之间的粘土。

优选地，粘土颗粒和磷酸盐颗粒的平均尺寸小于1mm。

根据实施方案，所述混合物进一步包含多达40重量％，优选10重量％至30重量％之间的沙子颗粒。

沙子颗粒的平均尺寸有利地小于1.5mm。

所述方法有利地包括通过以下技术之一使陶瓷材料成形：混合物的挤出、造粒、模制、压实或压制。