CN105838337A - 一种高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质及其制备方法，所述高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质由下述重量份的原料制备而成：氯化钾20‑40份、氯化锂10‑30份、氯化镁20‑40份、氯化锰10‑30份、碳酸锌3‑7份、碳酸钡3‑7份、纳米金属氧化物0.6‑1.6份。本发明一种高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质，配制成本低、配制工艺简单。本发明的混合熔盐热物性性能非常稳定，具有传热系数高、工作温度高、腐蚀性小、蒸汽压力低、环境友好、安全性好等优点。本发明能有效增强系统蓄热能力和传热效率，降低太阳能热发电及工业蓄热成本，应用范围广泛。
Description
技术领域
本发明涉及储能材料混合熔盐领域，尤其涉及一种高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质及其制备方法。
背景技术
能源是人类赖以生存的基础，是国民经济和社会发展的支柱，也是经济和社会向前发展的保障。随着人类技术的进步，经济的发展，人类对能源的需求量越来越大。作为过去人类长期主要依赖的常规能源，煤炭、石油和天然气的开采量越来越大但是储存量却日益减少，使得未来的能源利用形势变得十分紧张。同时，在利用常规能源的过程中不可避免的带来对环境的污染，影响人类的生存环境和破坏大自然的生态平衡。环境和能源问题已经成为当今世界关注的两大主要问题。
太阳能热发电是太阳能利用中的重要项目，它最有可能跟风力发电、水力发电一样产生能与化石燃料经济上相竞争的大量电能，被认为是可再生能源发电中最有前途的发电方式。因此，传热蓄热系统连接了吸收太阳能和转换太阳能为电能的环节，传热蓄热是太阳能热发电系统中的关键环节非常重要。其中，熔融盐作为传热蓄热介质由于其相对于导热油和其他介质有很明显的优势，受到了世界各国研究机构的重视。熔融盐是离子熔体。熔融盐的最大特征是离子熔体，形成熔融盐的液体由阴离子和阳离子组成，碱金属卤化物形成简单的离子熔体，而二价或者三价阳离子或复杂阴离子如硝酸根离子、碳酸根离子和硫酸根离子则容易形成复杂的络合离子。由于是离子熔体，因此熔融盐具有良好的导电性能，其导电率比电解质溶液。
本发明提供了一种高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质，比热高、熔点低、热导率低。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题之一是提供一种高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质的制备方法。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质，由下述重量份的原料制备而成：氯化钾20-40份、氯化锂10-30份、氯化镁20-40份、氯化锰10-30份、碳酸锌3-7份、碳酸钡3-7份、纳米金属氧化物0.6-1.6份。
优选地，所述的纳米金属氧化物为氧化铝、二氧化钛、二氧化锆中一种或多种的混合物。
更优选地，所述的纳米金属氧化物由氧化铝、二氧化钛、二氧化锆混合而成，所述氧化铝、二氧化钛、二氧化锆的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
本发明还提供了上述高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质的制备方法，将氯化钾、氯化锂、氯化镁、氯化锰、碳酸锌、碳酸钡放入马弗炉中加热至熔融状态，加入纳米金属氧化物，搅拌均匀，冷却。
具体的，在本发明中：
氯化钾，CAS号：CAS号：7447-40-7。
氯化镁，CAS号：7786-30-3。
氯化锂，CAS号：7447-41-8。
氯化锰，CAS号：7773-01-5。
碳酸锌，CAS号：3486-35-9。
碳酸钡，CAS号：513-77-9。
氧化铝，分子式：Al2O3，CAS号：1344-28-1，粒径20-40nm。
二氧化钛，CAS号：1317-80-2，粒径20-40nm。
二氧化锆，CAS号：1314-23-4，粒径20-40nm。
本发明一种高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质，配制成本低、配制工艺简单。本发明的混合熔盐热物性性能非常稳定，具有传热系数高、工作温度高、腐蚀性小、蒸汽压力低、环境友好、安全性好等优点。本发明能有效增强系统蓄热能力和传热效率，降低太阳能热发电及工业蓄热成本，应用范围广泛。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明，以下所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以下实施例所做的任何简单修改或等同变化，均落在本发明的保护范围内。
实施例1
称取各原料(重量份)：氯化钾30份、氯化锂20份、氯化镁30份、氯化锰20份、碳酸锌5份、碳酸钡5份、纳米金属氧化物0.9份。
所述的纳米金属氧化物由氧化铝、二氧化钛、二氧化锆按质量比为1：1：1搅拌混合均匀得到。
高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质制备：
将氯化钾、氯化锂、氯化镁、氯化锰、碳酸锌、碳酸钡搅拌混合均匀后放入马弗炉中加热至熔融状态，加入纳米金属氧化物，使用磁力搅拌器，转速为400转/分，搅拌1小时混合均匀，冷却至25℃。得到实施例1的高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质。
实施例2
称取各原料(重量份)：氯化钾30份、氯化锂20份、氯化镁30份、氯化锰20份、碳酸锌10份、纳米金属氧化物0.9份。
所述的纳米金属氧化物由氧化铝、二氧化钛、二氧化锆按质量比为1：1：1搅拌混合均匀得到。
高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质制备：
将氯化钾、氯化锂、氯化镁、氯化锰、碳酸锌搅拌混合均匀后放入马弗炉中加热至熔融状态，加入纳米金属氧化物，使用磁力搅拌器，转速为400转/分，搅拌1小时混合均匀。得到实施例2的高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质。
实施例3
称取各原料(重量份)：氯化钾30份、氯化锂20份、氯化镁30份、氯化锰20份、碳酸钡10份、纳米金属氧化物0.9份。
所述的纳米金属氧化物由氧化铝、二氧化钛、二氧化锆按质量比为1：1：1搅拌混合均匀得到。
高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质制备：
将氯化钾、氯化锂、氯化镁、氯化锰、碳酸钡搅拌混合均匀后放入马弗炉中加热至熔融状态，加入纳米金属氧化物，使用磁力搅拌器，转速为400转/分，搅拌1小时混合均匀。得到实施例3的高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质。
实施例4
按实施例1的原料配比和方法制备高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质，区别仅在于：所述的纳米金属氧化物由二氧化钛、二氧化锆按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例4的高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质。
实施例5
按实施例1的原料配比和方法制备高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质，区别仅在于：所述的纳米金属氧化物由氧化铝、二氧化锆按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例5的高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质。
实施例6
按实施例1的原料配比和方法制备高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质，区别仅在于：所述的纳米金属氧化物由氧化铝、二氧化钛按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例6的高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质。
测试例1
对实施例1-6制备得到的高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质的熔点、分解温度、比热进行测试。
采用DSC(差示扫描量热技术)测试分析低熔点纳米熔盐的熔点，通过TG(热重)分析其分解温度，采用DIN51007标准方法分析其比热。
具体结果见表1。
表1：测试结果表
| 熔点，℃ | 分解温度，℃ | 比热，J/(g·k) | |
| 实施例1 | 131.4 | 597 | 2.6 |
| 实施例2 | 138.8 | 592 | 2.1 |
| 实施例3 | 139.2 | 594 | 1.9 |
| 实施例4 | 138.5 | 590 | 2.1 |
| 实施例5 | 138.3 | 592 | 2.0 |
| 实施例6 | 138.7 | 591 | 2.2 |
由上表数据明显看出，本发明熔点低、分解温度高，比热高。
比较实施例1与实施例2-3，实施例1(碳酸锌、碳酸钡复配)比热明显高于实施例2-3(碳酸锌、碳酸钡中单一原料)。
比较实施例1与实施例4-6，实施例1(氧化铝、二氧化钛、二氧化锆复配)比热明显高于实施例4-6(氧化铝、二氧化钛、二氧化锆中任意二者复配)。
Claims (4)
1.一种高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质，其特征在于，由下述重量份的原料制备而成：氯化钾20-40份、氯化锂10-30份、氯化镁20-40份、氯化锰10-30份、碳酸锌3-7份、碳酸钡3-7份、纳米金属氧化物0.6-1.6份。
2.如权利要求1所述的高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质，其特征在于，所述的纳米金属氧化物为氧化铝、二氧化钛、二氧化锆中一种或多种的混合物。
3.如权利要求2所述的高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质，其特征在于，所述的纳米金属氧化物由氧化铝、二氧化钛、二氧化锆混合而成，所述氧化铝、二氧化钛、二氧化锆的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
4.如权利要求1-3任一项所述的高比热纳米混合熔盐传热蓄热介质的制备方法，其特征在于，将氯化钾、氯化锂、氯化镁、氯化锰、碳酸锌、碳酸钡放入马弗炉中加热至熔融状态，加入纳米金属氧化物，搅拌均匀，冷却。
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