[发明专利]一种陶瓷基熔盐复合相变储热材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种陶瓷基熔盐复合相变储热材料及其制备方法，属于固体废物高值化利用技术领域。将包含二次铝灰、钢渣、富硅铝添加剂及粘结剂在内的原料经过球磨混匀、压团和干燥，得到团块；将团块进行焙烧，得到多孔陶瓷；将多孔陶瓷置于NaCl‑KCl共熔盐中浸渗后，取出并冷却，即得陶瓷基熔盐复合相变储热材料，该复合相变材料利用多孔陶瓷基体充分吸附相变材料，避免相变过程中相变材料渗出，复合相变材料的高温热稳定性好，进行多次热循环仍然能够保持原始外形，且其相变潜热和相变温度稳定，储/放热温度上限为750℃，可用于光热发电储热和工业余热回收用领域。

技术领域

本发明涉及一种相变储热材料，具体涉及一种陶瓷基熔盐复合相变储热材料，还涉及一种利用二次铝灰和钢渣制备陶瓷基熔盐复合相变储热材料的方法，属于固体废物高值化利用技术领域。

背景技术

众所周知，我国目前电力供应仍以火力发电为主，每年需要燃烧消耗大量的非再生化石燃料，不仅带来昂贵的生产成本，也加重了一系列的环境问题如城市雾霾、温室效应、冰川融化等。因此，如何提高能源利用效率以及开发可再生清洁能源已经成为人们的热点关注问题。然而，能源的供应与需求普遍存在着时间与/或空间上的不平衡、不匹配问题，造成大量宝贵的能源无法得到及时的使用而浪费，给许多行业带来了许多困扰。

相变储热材料即通过利用物质相变过程伴随的吸热与放热效应来完成热量的存储与释放。相变方式分为固-固、固-液、固-气、液-气四种方式，其中，固-液相变材料由于具有高相变潜热、较小的体积和压力变化以及相变过程可以维持在一个几乎恒定的温度等优势而被视为最具工业应用前景的一类相变材料(以下所称相变材料都为固-液相变材料)。根据相变温度的不同，相变材料可分为低温(150℃)与高温(150℃)两种，适用于不同的应用场景。相变材料种类丰富，其中低温相变材料又可以分为石蜡类、非石蜡类以及水合盐等，高温相变分为无机盐、金属等。然而，由于高温熔盐相变储热材料存在流动性强、导热性差、易泄露、腐蚀性强等问题，严重制约了相变材料的应用与发展。研究人员发现，通过将相变材料与多孔材料结合制备定形复合相变储热材料可以很好的克服单一相变材料存在的缺陷，最常用的制备方法主要是混合烧结法、熔融浸渗法、溶胶-凝胶法等。不管采取哪种制备方法，目前常用的陶瓷材料仍然是以硅藻土、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、泡沫铜、MgO、SiO₂、Al₂O₃、SiC等天然矿物或纯化合物，原料成本较高，导热性能差，难以推进工业化生产。因此，急需开发一种低成本制备热稳定性好、储热性能优异的陶瓷基复合相变储热材。

发明内容

针对现有技术中陶瓷基熔盐复合相变储热材料采用的陶瓷材料存在制备工艺复杂、原料成本高及产品热稳定性差等问题，本发明的第一个目的是在于提供一种热稳定性好、相变性能优异的陶瓷基熔盐复合相变储热材料，该复合相变材料利用多孔陶瓷基体充分吸附相变材料，避免相变过程中相变材料渗出，且其高温热稳定性好，进行多次热循环仍然能够保持原始外形，且相变潜热和相变温度稳定，储/放热温度上限为750℃，可用于光热发电储热和工业余热回收用领域。

本发明的另一个目的是在于提供一种陶瓷基熔盐复合相变储热材料的制备方法，该方法利用二次铝灰和钢渣等固废为主要原料，实现其资源化利用，原料成本低，且工艺简单，有利工业化生产。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种陶瓷基熔盐复合相变储热材料的制备方法，该方法是将包含二次铝灰、钢渣、富硅铝添加剂及粘结剂在内的原料经过球磨混匀、压团和干燥，得到团块；将团块进行焙烧，得到多孔陶瓷；将多孔陶瓷置于NaCl-KCl共熔盐中浸渗后，取出并冷却，即得陶瓷基熔盐复合相变储热材料。