反应材料和化学热泵制造技术

本发明专利技术涉及反应材料和包括该反应材料的化学热泵。用于化学热泵的反应材料包括III型无水石膏、镁化合物和CaxMg1-xSO4。当进行储热过程和放热过程时，所述用于化学热泵的反应材料在结构上在包括III型无水石膏、所述镁化合物和CaxMg1-xSO4的混合物与包括半水石膏、所述镁化合物的水合物和CaxMg1-xSO4的水合物的混合物之间变化。x为0<x<1。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容的示例性实施方式大体上涉及反应材料和化学热泵。
技术介绍
近年来，从节能的观点来看，有效地利用热源例如废余热的热回收系统例如化学热泵正引起关注。 化学热泵是这样的系统：其利用伴随着发生在反应介质和存储材料(下文中称为反应材料)之间的可逆化学反应(水合反应和脱水反应)的放热和吸热现象进行供热和储热。典型地，化学热泵包括：具有以可逆方式与反应介质反应的反应材料的包括热交换器的反应器；用于蒸发液态反应介质的蒸发器；用于冷凝气态反应介质的冷凝器；和连接所述反应器、蒸发器和冷凝器的开关机构。 已经回顾了作为用于化学热泵的反应材料的具体材料例如采用氧化钙(CaO)的材料、采用氧化镁(MgO)的材料、和采用硫酸钙(CaSO4)的材料。近来，在化学热泵中，采用氧化钙或氧化镁作为反应材料的化学热泵正引起关注。例如，参见JP-2010-185035-A和JP-H9-026225-A。然而，在JP-2010-185035-A或JP-H9-026225-A的热泵中，存在通过反复进行储热和放热过程，反应材料的反应速率下降的问题。 另一方面，当采用硫酸钙作为反应材料时，从储放热性质的观点来看，采用III型无水石膏(称作III型硫酸钙)。在放热过程中，将通过III型硫酸钙和反应介质的反应产生的反应热取出来。在储热过程中，将外部热量例如废余热加入至半水合硫酸钙(煅烧石膏)，并且使反应介质解吸。 然而，当采用硫酸钙作为反应材料时，反应材料的反应速率的下降也是问题。采用硫酸钙作为反应材料时反应速率的下降主要是由于硫酸钙的晶体结构的相变引起的。更具体地，通过反复进行储热和放热过程，III型硫酸钙的晶体结构变为更稳定的II型无水石膏(称作II型硫酸钙)的晶体结构。因此，存在储热量和放热量降低的问题。
技术实现思路
目的是提供用于化学热泵的新型反应材料，其即使在反复进行储热和放热过程时也能够抑制从III型硫酸钙向II型硫酸钙的晶体结构变化。 鉴于以上，在本公开内容的一个方面中，提供用于化学热泵的新型反应材料，其包括III型无水石膏、镁化合物和CaxMg1-xSO4。当进行储热过程和放热过程时，该用于化学热泵的反应材料在结构上在包括III型无水石膏、所述镁化合物和CaxMg1-xSO4的混合物与包括半水石膏、所述镁化合物的水合物和CaxMg1-xSO4的水合物的混合物之间变化。x为0<x<1。 根据本专利技术，提供用于化学热泵的反应材料，其即使在反复进行储热和放热过程时也能够抑制从III型硫酸钙向II型硫酸钙的晶体结构变化。 由说明性实施方式的以下详细描述、附图和相关权利要求，上述和其它方面、特征和优点将更充分地明晰。 附图说明 通过参照以下详细描述，在结合附图考虑时，本公开内容的上述和其它方面、特征和优点将更好理解，其中： 图1为根据本专利技术实施方式的化学热泵的一个实例的构造的示意图； 图2A为根据本专利技术实施方式的化学热泵在储热过程中的操作的实例的示意图； 图2B为根据本专利技术实施方式的化学热泵在放热过程中的操作的实例的示意图； 图3为对根据本专利技术实施方式的反应材料的劣化特性进行解释的图的一个实例； 图4为对根据本专利技术实施方式的反应材料的劣化特性进行解释的图的另一实例； 图5A为对根据本专利技术实施方式的反应材料的X-射线衍射(XRD)结果进行解释的图的一个实例； 图5B为对根据本专利技术实施方式的对比性反应材料的X-射线衍射(XRD)结果进行解释的图的另一实例； 图6为对根据本专利技术实施方式的反应材料的X-射线衍射(XRD)结果进行解释的图的另一实例； 图7为对根据本专利技术实施方式的对比性反应材料的劣化特性进行解释的图的另一实例；和 图8为对根据本专利技术实施方式的反应材料的劣化特性进行解释的图的另一实例。 附图旨在描述本公开内容的示例性实施方式并且不应被解释为限制其范围。除非清楚地指明，否则不应认为附图是按比例绘制的。 具体实施方式 下文中，参照附图详细地描述本专利技术的示例性实施方式。然而，本专利技术不限于以下描述的示例性实施方式，而是可在本专利技术的范围内改变和改进。 在描述附图中所示的实施方式时，为了清楚起见，采用了具体术语。然而，不意图将本专利说明书的公开内容限于如此选择的具体术语，并且应理解，各具体要素包括以类似方式操作并且实现类似结果的所有技术等同物。 鉴于以上，在本公开内容的一个方面中，提供用于化学热泵的新型反应材料，其即使在反复进行储热和放热过程时也能够抑制从III型硫酸钙向II型硫酸钙的晶体结构变化。 现在参照附图，在下文中详细地描述本专利技术的反应材料和化学热泵的示例性实施方式。 <反应材料和反应介质> 根据本专利技术实施方式的反应材料包括镁化合物和充当主要组分的III型硫酸钙(CaSO4：III型无水石膏)，并且是通过将III型硫酸钙和镁化合物混合和捏和而获得的。由原材料的准备量计算的根据本专利技术实施方式的反应材料的平均组成表示为CayMg1-ySO4(然而，y为0.5≤y<1)。重要的是注意，反应材料中包括的III型硫酸钙可为IIIα型硫酸钙或IIIβ型硫酸钙。 在制造时，根据本专利技术实施方式的反应材料的硫酸钙的钙部位(site)的至少一部分被镁取代。细节将描述于下文中。因此，根据本专利技术实施方式的反应材料包括CaxMg1-xSO4(然而，x为0<x<1)。 关于硫酸钙和镁化合物的混合比没有限制，只要主要组分(50摩尔%或更多)为硫酸钙。优选地，相对于钙的摩尔量nCa，镁的摩尔量n’Mg在10摩尔%以内，更优选地，相对于钙的摩尔量nCa，镁的摩尔量n’Mg在5摩尔%以内。 此外，关于以可逆方式与根据本专利技术实施方式的反应材料反应的反应介质没有限制，只要反应介质以可逆方式与充当主要组分的硫酸钙反应。反应介质的实例为水蒸气。 关于镁化合物没有限制，然而，优选地镁化合物包括选自如下的一种化合物或多种：硫酸镁、硝酸镁、乙酸镁、本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于化学热泵的反应材料，包括：III型无水石膏；镁化合物；和CaxMg1‑xSO4，其中当进行储热过程和放热过程时，所述用于化学热泵的反应材料在结构上在包括III型无水石膏、所述镁化合物和CaxMg1‑xSO4的混合物与包括半水石膏、所述镁化合物的水合物和CaxMg1‑xSO4的水合物的混合物之间变化，和x为0<x<1。

【技术特征摘要】
2013.02.18 JP 2013-029185;2013.12.27 JP 2013-272521.用于化学热泵的反应材料，包括：
III型无水石膏；
镁化合物；和
CaxMg1-xSO4，
其中当进行储热过程和放热过程时，所述用于化学热泵的反应材料在结
构上在包括III型无水石膏、所述镁化合物和CaxMg1-xSO4的混合物与包括半
水石膏、所述镁化合物的水合物和CaxMg1-xSO4的水合物的混合物之间变化，
和
x为0<x<1。
2.权利要求1的用于化学热泵的反应材料，其中所述镁化合物包括选自
如下的一种化合物或多种：硫酸镁、硝酸镁、乙酸镁、氢氧化镁、苯甲酸镁、
氯化镁、溴化镁和碘化镁。
3.权利要求1或2的用于化学热泵的反应材料，其中CaxMg1-xSO4具有
其中III型无水石膏的钙部位的至少一部分被镁取代的晶体结构。
4.用于化学热泵的反应材料，其包括通过至少进行至少硫酸钙和镁化合
物的混合、捏和和烧结而获得的CayMg1-ySO4平均组成，其中y为0.5≤y<...

【专利技术属性】
技术研发人员：志连阳平，升泽正弘，大仓浩子，阿万康知，大场祥史，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：日本;JP