[发明专利]贮热介质

说明书

本发明涉及贮热介质，特别涉及在应用范围内具有很高的贮热容量的贮热介质。

在应用范围内，从为加热的目的在相对高的温度下进行的热贮存到在相对低的温度下为空气调节而进行的热贮存还有其它低温用途而使用贮热介质已经被提出。

在选择一个贮热介质时，有很多因素要考虑，在这些因素中有介质的贮热容量，这个容量是与比热相关连的，有时，如果包括介质的相变，还与潜热相关。比如，可以用水作为介质。水具有高比热且在相变成冰或蒸汽中还包括高的潜热，水在使用上也是安全的。然而，水的潜热特性的应用通常要求温度范围包括一个相变，在该温度范围内潜热特征被应用。当所要求的温度范围是低于水的冰点时，这样的潜热特性不能应用。

其它贮热介质也已使用，但是由于材料低的比热特性和/或不可能利用材料的任何潜热特性所以它们通常包含着大量该种材料。

一个宽广的应用范围需要着任何被改进的贮热介质。这样的一个介质将开拓多种应用，在这些应用中需要间歇的冷或热供应。然后可在一个基本恒定的速率下用一冷或热源供给贮热介质并且冷或热可根据要求在一间歇基础上提取。

比如，一个需要每天几小时以最大量冷却的空气调节系统可由一以基本上恒定的速率低于最大量运行的冷冻系统来供给，这个最大量部分来自冷冻系统，部分来自一贮热介质。

然而，为了使贮热单元有效率，贮热单元应是致密的，这意味着贮热单元必须具有每单位体积高的贮量容量。贮热单元也应在成本上奏效且包含相对低成本的材料，最好是该单元不应包括有毒材料，即这些材料不应具有高的碱度或酸度、排放出有毒蒸汽，换句话说不应对环境成为一危害。

本发明的一个目标是提供一贮热介质及提供一被增强的贮热容量的方法，该容量大于从介质的潜热和/或比热的贡献中可能而来的容量。

根据本发明的一个方面，贮存热能量的一个方法包括通过大量贮热介质在热交换关系中传递流体，该介质包含在一温度下与一含水介质相结合的活性刚玉或氧化铝，因而使得含水介质中的水含量在一变中与刚玉相连及相分离。含水介质中的水含量构成不超过刚玉重量的100%是方便的。较好的是水含量少于70%的重量。温度可在一不超过200℃的范围，最好不超过170℃。

含水介质可以基本上全为水或是与一种影响介质相变温度的材料相结合的水。这样的材料可以在乙二醇，氯化钠、笼形包合物（Clatherate）等等中选择。

刚玉可以通过将氢氧化铝以下述反应加热而活化：

来产生活化氧化铝，该氧化铝通过增加或去除水中的热量与水结合或分离。

热交换介质的温度上限最好低于170℃来保证刚玉不会开始转化成烧结刚玉，在这种形式中所希望的变不出现或是被减弱。

如果对介质所希望的温度范围超过含水介质的汽化温度，该介质可能在加质下被保持以阻止这种汽化。

其它物质可被加入该贮热介质如粉末烧结刚玉，它可分散在活化刚玉体间，烧结刚玉具有高的比热，但不能利用介质的。

温度范围可以包括一个温度，在该温度上团块熔化，因而从熔化潜热中获取了贮热效益。

本发明还对一个由活性刚玉或氧化铝及与刚玉完全结合的含水介质提供一贮热介质。

含水介质可以在刚玉为10～100%重量的比例或者，最好为26～80%重量的比例。在低比例含水介质中没有足够的水由刚玉吸收。在高比例含水介质中有多于由刚玉吸收的水。但是含水介质的比例将根据所使用温度范围而不同。

刚玉可以是具有1mm到10Cm范围内的一个尺寸的分离的粒状、散粒状或球状形式，最好是4mm。刚玉是从美国铝公司（Alcoa）方便获得的F₁、F200、T60、T162或CPN刚玉且对于含水介质中的水成分是可渗透的。

根据本发明的另一个方面，提供一个贮热系统，它包括被封闭在一密封容器中的大量贮热介质并具有热交换装置，由此用所说的贮热介质交换热量，贮热介质由活性刚玉或氧化铝及与刚玉紧密结合的含水介质组成，因而靠着与该物质进行的热交换，使用这个物质中的热能被传递到该物质并从物质被传递。

最好的是，该容器对于贮热介质是绝缘容器且包括导管以便热交换流体物质可穿过贮热介质。