[发明专利]电蓄热用高温相变储热材料、储热砖及其制备方法

说明书

本发明公开了一种电蓄热用高温相变储热材料、储热砖及其制备方法。本发明的电蓄热用高温相变储热材料包括基质组分、相变介质和粘结组分；所述基质组分、相变介质和粘结组分的质量比为(25‑65)：(20‑58)：(0.1‑9)；所述的基质组分为氢氧化镁粉、氧化镁粉、碳酸镁粉和白炭黑中的一种或几种的混合物；所述的相变介质为碳酸钠、氯化钠、碳酸锂和碳酸钡中的一种或几种的混合物；经过各组分混合调配、捏合、压制成型等工艺后，本发明制备的相变储热砖可在电蓄热装置初次加热使用过程中实现材料的烧结，具有生产简易、制备成本低、应用灵活、储热能力高等优点，在电蓄热领域有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于储能材料领域，具体地说是一种低成本免烧电蓄热用高温相变储热材料、储热砖及其制备方法。

背景技术

为降低我国风电光伏发电弃电率、解决北方地区冬季燃煤燃气供暖带来的大气污染问题，国家出台多项政策推进储能技术发展和清洁取暖电能替代等工作，以相变电蓄热储热为代表的新型储能技术可有效调节能量供应和需求不匹配的矛盾，是未来能源系统重要的组成和发展方向。

相变储热材料是相变电蓄热技术的核心，是电蓄热装置实现高效存储与释放的关键，因此对其储热密度、导热系数、稳定性和成本都提出了较高的要求，其在储热技术中占据较大部分，因此低成本、高储热密度、高导热能力的储热材料研究具有重大意义。

高温复合相变储热材料作为一种能源转换与存储材料，具有使用温度范围广、储热能力高等优点，可广泛应用于民用采暖、工商业用热、可再生能源消纳、电网调频等领域。

目前常见的镁砖、无机盐复合相变材料等电蓄热用高温固态储热材料需经过烧结制备而成，且烧结温度较高，烧结时间漫长，在此过程中不但消耗了大量的能源不利于节能减排，也增加了储热材料的成本，不利于其进行推广应用。

发明内容

针对目前电蓄热用高温固态储热材料生产能耗高、制备工艺时间长、使用不够灵活的问题，本发明提供一种低成本免烧电蓄热用高温相变储热材料、储热砖及其制备方法，其利用多元无机盐混合物相变熔点随组分比例变化的相图原理，通过相变组分比例调控、助烧剂匹配调节等方式形成一系列不同使用温度的复合相变储热材料配方，可实现基于蓄热装置需求端温度的灵活变化，并且巧妙利用蓄热装置在首次升温使用阶段的升温曲线在装置内部完成储热砖的材料强化，以实现储热材料的低成本高效制备和应用。

为此，本发明采用如下的技术方案：电蓄热用高温相变储热材料，其包括基质组分、相变介质和粘结组分；

所述基质组分、相变介质和粘结组分的质量比为(25-65)：(20-58)：(0.1-9)；

所述的基质组分为氢氧化镁粉、氧化镁粉、碳酸镁粉和白炭黑中的一种或几种的混合物；

所述的相变介质为碳酸钠、氯化钠、碳酸锂和碳酸钡中的一种或几种的混合物。

进一步地，所述基质组分的粉体粒径为40-200μm。

进一步地，所述相变介质的相变温度调节根据电蓄热装置的最高使用温度与储释热速率进行调节，调节温度范围为500℃-860℃。

进一步地，所述的粘结组分为堇青石、硅藻土、硅酸钠、钾长石、氧化铋中的一种或几种的混合物。

本发明还提供一种电蓄热用高温相变储热砖，其包含上述的电蓄热用高温相变储热材料。

本发明制备的相变储热材料可在电蓄热装置初次加热使用过程中实现材料的烧结，具有生产简易、制备成本低、应用灵活、储热能力高等优点，在电蓄热领域有广阔的应用前景。

本发明又提供上述电蓄热用高温相变储热砖的制备方法，其包括以下步骤：

1)将基质组分和相变介质进行混合，形成第一混合料；