[发明专利]一种传热蓄热介质及其制备方法和应用

说明书

本发明属于物理传热储能技术领域，具体涉及一种传热蓄热介质及其制备方法和应用。该传热蓄热介质包括40‑50％的硝酸钙、38‑45％的硝酸钾和9‑13％的碳酸钠。这三种组分可以形成共晶混合熔盐，能够提高传热蓄热介质的热分解温度，热分解温度高达650.2℃，提高了传热蓄热介质的最高使用温度，同时该介质还能在较宽的运行温度范围内使用，确保共晶相和组分的稳定、均匀，具有较好的热物理性能。

技术领域

本发明属于物理传热储能技术领域，具体涉及一种传热蓄热介质及其制备方法和应用。

背景技术

能源是国民经济发展最为重要的基础，而常规化石能源的大规模开发利用导致了能源的日趋枯竭，作为世界上第二大能源生产与消费大国，我国的能源危机尤为严重。目前，我国煤炭和水力资源人均拥有量仅相当于世界水平的50％，石油、天然气人均资源拥有量仅为世界平均水平的1/15左右。能源资源赋存不均衡，开发难度大，能源利用技术落后，利用地下等原因使得我国能源的消耗速度比其他国家更快。日益增长的能源需要迫使我们不得不寻找能源危机的突围之路。因此，开发和利用可再生能源是缓解我国能源紧张的必然选择。

太阳能热发电是利用聚光器将太阳辐射能聚集在一起，通过对蓄热介质的加热将太阳辐射能转化为热能，再利用传热介质带动发电系统产生电能。太阳能热发电技术与低成本大规模蓄热技术相结合，可以在容量缓冲、调度性和时间平移、年利用率的提高、电力输出稳定程度以及高效满负荷运行等方面更加具有优势。目前，显热蓄热技术因其原理简单、技术成熟、材料来源广泛和成本低廉等成为应用最为广泛的蓄热技术。蓄热材料，特别是高温蓄热材料选择，对提高太阳能热发电效率，优化系统管道的设计和降低成本具有重要的意义。

近些年来，熔融盐受到人们的广泛关注，其具有使用温度宽，蒸气压力低，热容量大，粘度低，良好的稳定性等诸多特性。使用熔融盐作为传热工质可以提高太阳能热发电效率和可靠性、同时大幅度降低成本，是太阳能热发电发展的主要技术发展趋势；而采用熔融盐作为蓄热工质则可以实现低成本大规模储能，保证太阳能热发电输出高品质电能。因此，熔融盐传热蓄热是太阳能热发电技术发展的主要途径。

中国专利文献CN104479646A，公开了一种五元熔盐传热蓄热介质，包括30-70wt％硝酸钾、5-15wt％硝酸钙、1-10wt％碳酸钠、20-50wt％硝酸钠和1-20wt％磷酸氢二钠，该熔盐具有良好的热力学性能，高温下热稳定性好，能长时间使用后熔盐不易劣化分解，但是高温稳定性仍不能满足实际生产要求，其使用温度范围最高为550℃。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的熔盐的最高使用温度有待进一步提高等缺陷，从而提供一种传热蓄热介质及其制备方法和应用。

本发明提供了一种传热蓄热介质，以质量分数计，包括40-50％的硝酸钙、38-45％的硝酸钾和9-13％的碳酸钠。

所述传热蓄热介质包括45-50％的硝酸钙、41-45％的硝酸钾和9-11％的碳酸钠。

所述传热蓄热介质包括48.18％的硝酸钙、42.72％的硝酸钾和9.1％的碳酸钠。

本发明还提供了一种上述传热蓄热介质的制备方法，包括以下步骤，

各原料混匀后得到混合物，依次经第一加热、第二加热和第三加热，冷却至室温后得到所述传热蓄热介质。

所述第一加热的温度为70-90℃，时间为47-49h；第一加热过程可以使混合物中的水分溢出。

所述第二加热的温度为145-155℃，时间为47-49h；第二加热过程可以使结晶水充分溢出。

所述第三加热的温度为380-420℃，时间为11-13h；第三加热过程可以使混合物完全熔融，保证充分混匀。