一種三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種儲熱材料，特別涉及一種三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]熔融鹽是鹽的熔融態(tài)液體，通常說的熔融鹽是指無機(jī)鹽的熔融體。硝酸熔鹽是無機(jī)鹽的一種，其固態(tài)大部分為離子晶體，在高溫下熔化后形成離子熔體。與水溶液一樣，熔鹽也是一種溶劑，是一種不含水的高溫熔劑，熔化時(shí)解離為離子，正負(fù)離子靠庫侖力互相作用，所以可用作高溫下的反應(yīng)介質(zhì)。目前許多學(xué)者對混合硝酸熔融鹽的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，使混合硝酸熔融鹽作為傳熱蓄熱介質(zhì)的特性有所提高，推動了硝酸熔融鹽產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)今硝酸熔鹽的研究范圍在不斷擴(kuò)大，并已滲透到現(xiàn)代科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。不論是對硝酸熔融鹽材料本身的研究，還是對硝酸熔融鹽應(yīng)用的研究都已成為近年來科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)與重點(diǎn)。但是硝酸熔鹽體系在熱發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用仍然存在成本高、效率低和熱穩(wěn)定差等缺點(diǎn)并制約著其應(yīng)用，比如傳熱蓄熱介質(zhì)性能還有待提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種具有蓄熱傳熱作用的三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料。
[0004]本發(fā)明還提供所述三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料的制備方法。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料，所述的三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料是由硝酸鹽和水滑石混合后加熱至熔融狀態(tài)后冷卻得到，所述的水滑石與硝酸鹽的質(zhì)量比為1/100 ?20/100。
[0006]水滑石材料屬于陰離子型層狀化合物。水滑石加熱到一定溫度發(fā)生分解，熱分解過程包括脫層間水，脫碳酸根離子，層板羥基脫水等步驟。在空氣中低于200°C時(shí)，僅失去層間水分，對其結(jié)構(gòu)無影響，當(dāng)加熱到250~450°C時(shí)，失去更多的水分，同時(shí)有C02生成，加熱到450~500°C時(shí)，C032消失，完全轉(zhuǎn)變?yōu)镃O 2，生成雙金屬復(fù)合氧化物。在加熱過程中，水滑石的有序?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)被破壞，表面積增加，孔容增加。當(dāng)加熱溫度超過600°C時(shí)，則分解后形成的金屬氧化物開始燒結(jié)，致使表面積降低，孔體積減小，通常形成尖晶石MgAl204和MgO。利用水滑石加熱過程中物態(tài)變化需吸收能量的特點(diǎn)，將水滑石材料加入到熔鹽，從而改變?nèi)埯}的傳熱蓄熱性能，制備出新型的儲熱材料，同時(shí)，也為熔鹽傳熱蓄熱材料的高性能化提供了一種新的途徑。
[0007]作為優(yōu)選，所述的水滑石為鎂鋁型水滑石、鎂鋅型水滑石、鋁鋅型水滑石或鎂鋁鋅型水滑石。
[0008]作為優(yōu)選，所述的硝酸鹽為硝酸鉀、硝酸鈉和硝酸鋰的混合物，其中硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸鋰的質(zhì)量比為54:36:10o這種比例的三元硝酸熔鹽的熔點(diǎn)低于200°C，與水滑石有較好的相容性，此外該三元硝酸熔鹽不含亞硝酸鹽，相對而言毒性較小，適用范圍較廣。
[0009]—種所述的三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料的制備方法，該方法主要是將三種硝酸鹽和水滑石一起混合均勻后，加熱至熔融，冷卻后得到三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料。
[0010]作為優(yōu)選，根據(jù)配比稱取硝酸鹽和水滑石，經(jīng)干燥、研磨均勻后，置于250°C ~400°C的馬弗爐中30~180分鐘，加熱冷卻后碾磨至粉狀，得到三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料。
[0011]作為優(yōu)選，所述的硝酸鹽為硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸鋰的混合物，熔鹽中硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸鋰的質(zhì)量比54:36:10o
[0012]作為優(yōu)選，所述的水滑石為鎂鋁型水滑石、鎂鋅型水滑石、鋁鋅型水滑石或鎂鋁鋅型水滑石。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在如下幾方面:
1、本發(fā)明制得的三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料不僅廣泛應(yīng)用于化學(xué)、石化、太陽能電池及冶金等行業(yè)，而且具有潛熱高、儲熱性能優(yōu)異，可循環(huán)重復(fù)使用的優(yōu)勢。
[0014]2、本發(fā)明所述的三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料中水滑石片層的阻隔作用改善了熔鹽的熱穩(wěn)定性能，提高了熔鹽的上限使用溫度。
[0015]3、三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料熔融過程中，水滑石材料發(fā)生了脫層間水，脫碳酸根離子，層板羥基脫水等過程，從而影響了復(fù)合儲熱材料熱物性，提高了復(fù)合儲熱材料的潛熱，改善了復(fù)合儲熱材料蓄熱能力。
[0016]4、本發(fā)明所述的三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料適用范圍廣、蓄熱效果好、性能穩(wěn)定；本發(fā)明所述的三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料制備操作簡便，成本低廉，易于工業(yè)化。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面通過具體實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說明。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施并不局限于下面的實(shí)施例，對本發(fā)明所做的任何形式上的變通和/或改變都將落入本發(fā)明保護(hù)范圍。
[0018]在本發(fā)明中，若非特指，所有的份、百分比均為重量單位，所采用的設(shè)備和原料等均可從市場購得或是本領(lǐng)域常用的。下述實(shí)施例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0019]水滑石為工業(yè)產(chǎn)品，可從市場上購買。
[0020]實(shí)施例1:三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料的制備
將54g硝酸鉀、36g硝酸鈉、10g硝酸鋰與5.5g鎂鋁型水滑石組成的混合物放在120 °C烘箱內(nèi)烘干24小時(shí)，經(jīng)研缽研磨均勻后，置于250 V的馬弗爐中180分鐘，冷卻后碾磨至粉狀，制得三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料，測得三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料的潛熱為 56.6J/g0
[0021]實(shí)施例2
三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料的制備操作同實(shí)施例1。三元硝酸鹽由54g硝酸鉀、36g硝酸鈉、10g硝酸鋰組成，水滑石與三元硝酸鹽的質(zhì)量比為1/100，熔融混合溫度為400°C，時(shí)間為30分鐘，測得三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料的潛熱為51.8J/g。
[0022]實(shí)施例3
三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料的制備操作同實(shí)施例1。三元硝酸鹽由54g硝酸鉀、36g硝酸鈉、10g硝酸鋰組成，水滑石與三元硝酸鹽的質(zhì)量比為20/100，熔融混合溫度為300°C，時(shí)間為60分鐘，測得三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料的潛熱為101.lj/g。
[0023]實(shí)施例4
三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料的制備操作同實(shí)施例1。三元硝酸鹽由54g硝酸鉀、36g硝酸鈉、10g硝酸鋰組成，水滑石與三元硝酸鹽的質(zhì)量比為10/100，熔融混合溫度為280°C，時(shí)間為70分鐘，測得三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料的潛熱為64.8J/g。
[0024]實(shí)施例5
三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料的制備操作同實(shí)施例1。三元硝酸鹽由54g硝酸鉀、36g硝酸鈉、10g硝酸鋰組成，水滑石與三元硝酸鹽的質(zhì)量比為15/100，熔融混合溫度為350°C，時(shí)間為45分鐘，測得三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料的潛熱為72.9J/g。
[0025]該三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料與硝酸熔鹽/石墨儲熱材料相比，不僅具有潛熱大、儲熱密度高等優(yōu)點(diǎn)，而且制備工藝操作相對簡單，原料成本比較低廉。
[0026]以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料，其特征在于:所述的三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料是由硝酸鹽和水滑石混合后加熱至熔融狀態(tài)后冷卻得到，所述的水滑石與硝酸鹽的質(zhì)量比為1/100?20/100。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料，其特征在于:所述的水滑石為鎂鋁型水滑石、鎂鋅型水滑石、鋁鋅型水滑石或鎂鋁鋅型水滑石。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料，其特征在于:所述的硝酸鹽為硝酸鉀、硝酸鈉和硝酸鋰的混合物，其中硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸鋰的質(zhì)量比為54:36:10。4.一種權(quán)利要求1所述的三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料的制備方法，其特征在于:該方法主要是將三種硝酸鹽和水滑石一起混合均勻后，加熱至熔融，冷卻后得到三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于:根據(jù)配比稱取硝酸鹽和水滑石，經(jīng)干燥、研磨均勻后，置于250 °C -400°C的馬弗爐中30~180分鐘，加熱冷卻后碾磨至粉狀，得到三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述的硝酸鹽為硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸鋰的混合物，熔鹽中硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸鋰的質(zhì)量比54:36:10o7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述的水滑石為鎂鋁型水滑石、鎂鋅型水滑石、鋁鋅型水滑石或鎂鋁鋅型水滑石。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種儲熱材料，特別涉及一種三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料及其制備方法。一種三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料，所述的三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料是由硝酸鹽和水滑石混合后加熱至熔融狀態(tài)后冷卻得到，所述的水滑石與硝酸鹽的質(zhì)量比為1/100～20/100。本發(fā)明制得的三元硝酸鹽/水滑石復(fù)合儲熱材料不僅廣泛應(yīng)用于化學(xué)、石化、太陽能電池及冶金等行業(yè)，而且具有潛熱高、儲熱性能優(yōu)異，可循環(huán)重復(fù)使用的優(yōu)勢。
【IPC分類】C09K5/12
【公開號】CN105255454
【申請?zhí)枴緾N201510652956
【發(fā)明人】鄭葉芳
【申請人】鄭葉芳
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年10月11日