[发明专利]一种石墨泡沫增强导热的高温无机盐相变储热元件的组装方法和由此形成的储热元件

说明书

本发明涉及一种石墨泡沫增强导热的高温无机盐相变储热元件的组装方法，其包括将共晶盐相变材料和石墨泡沫导热骨架材料无接触地封装于高压反应釜中，加热待共晶盐相变材料熔融后使石墨泡沫导热骨架材料与共晶盐相变材料接触；通入惰性气体加压至0.1‑1.5MPa使得熔融的共晶盐相变材料浸渗到石墨泡沫导热骨架材料的孔腔内；或抽真空至‑60～‑100KPa，以负压形式使得熔融的共晶盐相变材料填充至石墨泡沫导热骨架材料的孔腔内以得到石墨泡沫增强导热的高温无机盐相变储热元件。本发明还涉及一种上述的组装方法形成的储热元件。本发明提供的高温相变储热元件能够更好地兼容并具有良好的热循环性能。

技术领域

本发明涉及相变储热材料，更具体地涉及一种石墨泡沫增强导热的高温无机盐相变储热元件的组装方法和由此形成的储热元件。

背景技术

相变储热材料通过相变吸收或释放大量热量，来实现能量的存储和利用，可以有效解决热能供求不匹配的矛盾。因此，相变储热技术被广泛应用于具有间断性或不稳定性的热管理领域。中低温(室温-200℃)相变储热技术发展相对成熟，而适用于核能和太阳能热存储的高温无机盐类(氯盐、碳酸盐和硝酸盐等，相变点200-1000℃)相变储热技术相对滞后。这是由于无机盐类相变储热材料虽然具有较高的储热密度，但一般导热系数较低，影响系统换热效率。此外，高温无机盐类相变储热材料在热存储和释放过程中，经历固-液或固-固相变过程，易发生膨胀泄漏和腐蚀容器管路的问题。因此，一直以来，高温无机盐类相变储热材料的强化传热、组装和器件化是限制其广泛应用的重要问题。

目前，金属材料是已知的中低温相变材料的封装载体，其具有热导率高和易加工的优点，具体地，中低温相变材料与不锈钢等金属材料利用传统的填充床储热系统来形成元器件。但是，对于高温相变材料，金属等导热剂和骨架材料无法满足温度、热膨胀和兼容性的要求，存在密度大、易腐蚀和高温热稳定性差等缺点。

发明内容

为了解决现有技术中的高温无机盐类相变储热材料热导率低和易腐蚀等问题，本发明提供一种石墨泡沫增强导热的高温无机盐相变储热元件的组装方法和由此形成的储热元件。

根据本发明的石墨泡沫增强导热的高温无机盐相变储热元件的组装方法，其包括以下步骤：S1，提供共晶盐相变材料；S2，提供石墨泡沫导热骨架材料；S3，将共晶盐相变材料和石墨泡沫导热骨架材料无接触地封装于高压反应釜中，在惰性气体形成的常压环境下加热高压反应釜，待共晶盐相变材料熔融后，使石墨泡沫导热骨架材料与共晶盐相变材料接触；通入惰性气体加压至0.1-1.5MPa使得熔融的共晶盐相变材料浸渗到石墨泡沫导热骨架材料的孔腔内以得到石墨泡沫增强导热的高温无机盐相变储热元件；或抽真空至-60～-100KPa，以负压形式使得熔融的共晶盐相变材料填充至石墨泡沫导热骨架材料的孔腔内以得到石墨泡沫增强导热的高温无机盐相变储热元件。

优选地，该共晶盐相变材料为熔点为200-1000℃的中高温相变储热材料。优选地，该共晶盐相变材料为氯盐相变储热材料。应该理解，该共晶盐相变材料也可以是其他高温无机盐类相变储热材料。

优选地，步骤S1包括通过高温混合共熔无机盐制备得到共晶盐相变材料。在优选的实施例中，该共晶盐相变材料为NaCl、KCl、MgCl₂以共晶比50wt％，30wt％和20wt％进行共晶混合，相变温度为465.5℃。

优选地，步骤S2包括将中间相沥青发泡后，经高温石墨化处理，制得石墨泡沫导热骨架材料。应该理解，该石墨泡沫导热骨架材料可以通过本领域的常规方法来制备。步骤S2提供的石墨泡沫导热骨架材料的孔径可通过制备过程中的压强等参数进行调节，形成连通的导热网络。特别地，可通过选取不同孔径的石墨泡沫，以满足共晶盐相变材料的装载量的要求。应该理解，步骤S2中的高温石墨化处理用于去除杂质。