CN1141355C - 一种金属基复合熔融盐蓄热材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种金属基复合熔融盐蓄热材料的制备方法，将潜热熔融盐复合到金属基显热蓄热材料中，复合温度比潜热蓄热材料的熔点高50～200℃，复合时间1～3小时，潜热蓄热材料在复合材料中的重量百分比为50～80%，金属基显热蓄热材料的孔隙率为25～85%。该复合材料综合了两种蓄热材料的优点又克服了两者的缺点，具有快速蓄热放热，蓄热密度高，导热性良好的优点，金属基显热蓄热材料与陶土类显热蓄热材料一起，使该复合蓄热材料具有更广泛的用途。
Description
(一)技术领域：节能材料科学领域。
(二)背景技术：我国是能源消耗大国，但能源利用效率很低，余热浪费严重。工业炉是我国的能耗大户约占全国总能耗的20％，但其热效率一般只有50％左右，因而节能空间很大。所以，开发和利用新的高效蓄热材料显得意义重大。公知的热能的贮藏一般分为显热蓄热和潜热蓄热。其中显热蓄热是利用陶磁粒、水、油等的热容量进行蓄热，把热能贮藏起来加以利用。而潜热蓄热则利用相变材料的固液相相变时单位重量(体积)潜热蓄热量非常大的特点把热能贮藏起来加以利用。对于固体显热技术中的蓄热材料来说，一般具有化学和机械稳定性好、安全性好、传热性好的优点，但单位重量(体积)的蓄热量较小，很难保持在一定的温度下进行蓄热和放热。对于潜热蓄热技术中的蓄热材料来说，一般具有单位重量(体积)蓄热量大，在相变温度附近的温度范围内使用时要保持在一定温度下吸热和放热，化学稳定性好、安全性好，但相变时液固两相界面处的传热效果差。如何充分利用固体显热蓄热材料和潜热蓄热材料两者的优点，尽量克服两者的不足去开发新型高性能复合蓄热材料，是当今蓄热材料研究开发的重点课题。
本申请人在申请号为01133785.0，名称为《一种复合蓄热材料的制备工艺及复合充填蓄热室》的专利申请中提出了一种将相变潜热蓄热材料复合到固相显热蓄热材料中去，制备出既兼备显热蓄热材料和潜热蓄热材料两者优点，又克服了两者不足且具备快速放热，快速蓄热及蓄热密度高的复合蓄热材料。其中的显热蓄热材料是采用碳化硅、氧化铝、氧化镁、陶瓷、石墨等陶磁类，复合过程在真空炉中进行，复合过程温度比相变潜热蓄热材料的熔点高100～400℃，真空度控制为10Pa～105Pa，相变潜热蓄热材料在复合材料中所占重量百分比为10～40％。之后本申请人又对金属基的显热蓄热材料与相变潜热熔融盐进行复合的技术开展研究，并取得了成果，从而使得显热蓄热材料的领域从陶土类向金属基类扩展，使得相变潜热蓄热材料复合到固相显热蓄热材料中去的技术更趋完善，运用领域更广，获得的复合材料的种类更多。
(三)发明内容
1.发明目的：将潜热熔融盐复合到金属基显热蓄热材料中去，从而使得显热蓄热材料领域从陶土类向金属基类扩展，使得相变潜热蓄热材料复合到固相显热蓄热材料中去的技术更趋完善，获得的复合材料种类更多，运用领域更广，以适应各种技术领域对复合蓄热材料的需要。
2.技术方案：采用熔浸法、制备工艺如下：将锂、钠、钾、钙等的盐类潜热蓄热材料在加热炉中加热熔化成熔融盐、温度设置在其相变温度以上10～100℃，然后在熔融盐中加入多孔质金属基显热蓄热材料进行复合，从加热炉中取出的复合蓄热材料经冷却后，再在其表面电沉积一层与多孔质金属基体材料相同的金属膜，最后制得复合材料成品。
工艺条件：
(1)显热蓄热材料是多孔质金属基蓄热材料，有多孔质镍，泡沫镍、多孔质铝，泡沫铝等；
(2)潜热蓄热材料，在加热炉中熔化，温度设置在其相变温度以上10～100℃；
(3)复合过程的温度控制在比潜热蓄热材料的熔点高50～200℃；复合时间1-3小时；
(4)潜热蓄热材料在复合材料中的重量百分比为50～80％。
(5)显热蓄热材料孔隙率25～85％；
(6)潜热蓄热材料是氟化锂、硝酸锂、硫酸锂、氧化锂、氢化锂、氢氧化锂、碳酸钠等锂、钠、钾、钙的氧化物及盐类；
与公知技术相比所具有的优点及积极效果：
(1)将相变潜热材料复合到金属基显热蓄热材料中成为具备两者优点的复合蓄热材料，该种复合材料具有快速放热快速蓄热及蓄热密度高等优点。
(2)复合材料中的显热蓄热材料领域从陶土类向金属基类扩展，获得的复合材料种类更多，运用领域更广，适应了各种技术领域对复合蓄热材料的要求。
(3)复合蓄热材料中潜热蓄热材料所占的重量百分比大幅提高。导热性良好，热效率高。
(四)具体实施方式：
实施例一：显热蓄热材料采用泡沫金属镍、潜热蓄热材料为碳酸钠，工艺条件如下：
1.潜热蓄热材料在加热炉中的加热熔化温度为800～960℃；
2.复合过程温度954～1000℃，时间2.5小时；
3.碳酸钠在复合蓄热材料中的重量百分比为77.4％；
实施结果：所得到的复合蓄热材料在200K、400K、600K、800K、1000K、1200K时的蓄热密度分别为235KJ/kg(千焦/千克)、428.5KJ/kg、624.4KJ/kg、925.5KJ/kg、1382-9KJ/kg、1565.2KJ/kg。
实施例二：显热蓄热材料采用泡沫金属铝、潜热蓄热材料用碳酸锂、工艺条件如下：
1.潜热蓄热材料在加热炉中的加热熔化温度为650～750℃。
2.复合过程温度为700～800℃，复合时间3小时；
3.碳酸锂在复合蓄热材料中的重量百分比为76.5％
实施结果：所制得的复合蓄热材料在200K、400K、600K、800K、1000K、1200K的蓄热密度分别为258.5、325.6、563.4、894.5、1235、1498.5KJ/kg。
Claims (1)
1.一种金属基复合熔融盐蓄热材料的制备方法，将锂、钠、钾、钙的氧化物及盐类潜热蓄热材料在加热炉中加热熔化成熔融盐、在该熔融盐中加入多孔质的显热蓄热材料，控制复合温度，在此进行复合，从加热炉中取出复合蓄热材料，再在其表面电沉一层保护膜即得成品，其特征在于：
1)所述多孔质蓄热材料是多孔质镍、泡沫镍、多孔质铝、泡沫铝；
2)潜热蓄热材料在加热炉中熔化温度设置在其相变温度以上10～100℃；
3)复合过程温度控制在比潜热蓄热材料的熔点高50～200℃，复合时间1-3小时；
4)潜热蓄热材料在复合材料中的重量百分比为50～80％；
5)所述的在复合材料表面电沉积一层保护膜是与多孔质金属基显热蓄热材料相同的金属膜。
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