储能组合物、其制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开一种储能组合物，该储能组合物的组分及含量为普通硅酸盐水泥0.5～15份；刚性结晶材料，该刚性结晶材料包含有玄武岩20～60份，河砂20～30份；导热改性剂，该导热改性剂包含有石墨1～10份；膨胀系数改性剂，该膨胀系数改性剂包含有稀土氧化物1～6份；增强剂0.2～5份。本发明专利技术实施例还提供该储能组合物的制备方法。本发明专利技术还提供该储能组合物的制备方法及其应用。用这种储能组合物所制成的太阳能蓄能模块在保证模块强度的情况下，还具有储能容量大、储能温度高和制作成本低的优良性能，并能实现太阳能的跨季节高效率储存。

Energy storage composition, preparation method and application thereof

The invention discloses a storage composition, the energy composition of the composition and content of ordinary portland cement 0.5 ~ 15; rigid crystalline material, the rigid crystalline material containing basalt from 20 to 60, 20 to 30 portions of river sand; thermal conductivity modifier, the thermal conductivity modifier containing graphite from 1 to 10; the coefficient of modifier expansion, the expansion coefficient of modifier containing rare earth oxides from 1 to 6; 0.2 to 5 portions of reinforcing agent. The embodiment of the invention also provides a preparation method of the energy storage composition. The invention also provides a preparation method and application of the energy storage composition. Use this storage composition made of solar energy storage module module in ensuring the strength of the case, also has the storage capacity and storage performance of high temperature and low production cost, high efficiency and can realize the seasonal solar energy storage.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及太阳能储能
，尤其涉及一种储能组合物、其制备方法及其应用。
技术介绍
热能是太阳能储存的主要形式之一，随着太阳能技术的大力推广和应用，太阳能跨季节蓄能供热逐渐成为了当今新能源利用的一个热门话题。目前常见的跨季节蓄热主要是采用相变蓄热技术，即利用某些物质在可逆反应中的吸热和放热过程来达到热能的储存和提取，具有储热密度高、充释热温度稳定等优点。由此使得相变蓄热在电网昼夜负荷调节、建筑物的空气调节、太阳能利用、工业余热回收等方面具有广阔的应用前景。相变储热技术的不足之处主要表现为:其一，相变材料的化学稳定性较差，储热温度受环境的影响较大；其二，相变材料中潜热较大的许多水合盐均存在不同程度的过冷现象；其三，相变材料的导热性能较差，不利于储能热量的释放；其四，由于相变材料的单位储热容量不够大，故不得不采用体积较大的蓄能模块以获取可观的存储能量；其五，在相变材料相变的过程中，会发生膨胀而导致相变材料所制成的蓄能模块发生不可逆形变，降低了蓄能模块的使用寿命；其六，相变材料的成本相对较高，不利于相应的太阳能跨季节蓄能模块应用的推广。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种储能组合物，用以解决上述问题中的至少一个。本专利技术的另一个目的在于提供了上述储能组合物的制备方法。本专利技术的又一个目的在于提供了上述储能组合物的应用。根据本专利技术的一方面，提供了一种储能组合物，该组合物由普通硅酸盐水泥、刚性结晶材料、导热改性剂、膨胀系数改性剂和增强剂所组成，其中各组分为：原料 重量份(1)普通硅酸盐水泥 0.5～15份(2)刚性结晶材料，该刚性结晶材料包含有：玄武岩 20～60份河砂 20～30份(3)导热改性剂，该导热改性剂包含有：石墨 1～10份金属化合物晶须 0.5～15份(4)膨胀系数改性剂，该膨胀系数改性剂包含有：稀土氧化物 1～6份(5)增强剂 0.2～5份。其中，普通硅酸盐水泥占储能组合物总重量的0.5％～15％；刚性结晶材料包含有玄武岩和河砂，玄武岩占储能组合物总重量的20％～60％，河砂占储能组合物总重量的20％～30％；导热改性剂包含有石墨和金属氧化物晶须和/或金属氮化物晶须，石墨占储能组合物总重量的1％～10％，金属氧化物晶须和/或金属氮化物晶须占储能组合物总重量的0.5％～60％；稀土氧化物占储能组合物总重量的1％～6％；增强剂占储能组合物总重量的0.2％～5％。在一些具体的实施方式中，上述石墨可以是重量含量为0.5～5份的片状石墨和0.5～5份的石墨烯微片；稀土氧化物可以是0.5～3份的氧化铈和0.5～3份的氧化镧；增强剂可以是钢纤维。在一些具体的实施方式中，上述刚性结晶材料还包含有钢渣、辉长岩、花岗岩和珍珠岩中的一种或多种。在一些具体的实施方式中，上述导热改性剂还包含有重量含量为0.1～5份的碳纳米管。在一些具体的实施方式中，上述金属化合物晶须选自氧化镁晶须、氧化铝晶须和氮化铝晶须中的一种或多种。在一些具体的实施方式中，上述膨胀系数改性剂还包含有氮化铝、氧化镁和氧化铝中的一种或多种。在一些具体的实施方式中，上述稀土氧化物还包含有重量含量为0.1～2份的氧化锆。本专利技术的储能组合物，具有以下有益效果：(1)选用了相应组分含量的刚性结晶材料，使得本储能组合物具有很高的单位储能容量，相比以水作为储能介质，同体积下的该储能材料的单位储能容量是水的单位储能容量的20～30倍以上。(2)由于本储能组合物具有优良的单位储能容量；在一种情况下，存储同样大小的热能，相比于以水作为储能介质，本储能组合物的所需要占用的体积只是水的1/10左右，能有效降低储能设施的设施成本和占地成本。(3)选用了相应组分含量的石墨和金属氧化物晶须和/或金属氮化物晶须作为本储能组合物的导热改性剂，使得本储能组合物具有优良的导热性能。(4)选用了相应组分含量的稀土氧化物作为本储能组合物的膨胀系数改性剂，能调节储能组合物中不同组分之间的晶格差异，以调节储能组合物的膨胀系数，使得本储能组合物具有优良的韧性。(5)本储能组合物的制造成本低，相比于熔盐储热材料和相变储能材料，在保障同样的储能容量下，储能材料的成本可节约90％左右。(6)本储能组合物的储能温度高，能量品位高；具体而言，本储能组合物的储能和供能温度可达到350℃，能满足大多数工业生产对热能的温度要求。根据本专利技术的另一方面，还提供了上述储能组合物的制备方法，包括以下步骤：第一步，按照配比称取各原料：玄武岩、河砂、普通硅酸盐水泥、石墨、稀土氧化物和增强剂；第二步，将所称取的原料放入搅拌锅，低速搅拌2min，然后高速60～120r/min搅拌2min，然后静置。由此，所制得的储能组合物的储能效果更佳。根据本专利技术的又一方面，还提供了上述储能组合物在太阳能跨季节蓄热模块上的应用。由此，能实现太阳能的跨季节高效率储存。本专利技术还有更多的有益效果，将在下文中结合具体实施方式进行说明。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出的是用于本专利技术热量测试实验的一热量测试装置的结构示意图。附图标记：10 热量测试装置 102 导热管101 容器 103 量热计1011 容器开口。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步详细的说明。表1列举了本专利技术实施例1～8的组分和重量份比例：(表1)本专利技术所制作的储能组合物是一种新型的储能材料，尤其适用于长时间的热量存储。在本储能组合物的实际应用的过程中，可以根据需求将该储能组合物制作成不同类型的蓄能模块，适用于为工业生产、日常生活等各个领域储能供热，能够满足热量跨季节存储的需求。为了使本专利技术的效果更有说服力，进行如下对照试验，并将相应的试验结果记录在表2中：实验组：按照表1的配比称取各原料。将所选取的原料放入搅拌锅，并加入适量的水，低速搅拌2min，然后搅拌锅以高速60～120r/min搅拌2min，然后静置烘干。其中所加入的水足以使各原料混合充分即可。该储能组合物的组分普通硅酸盐水泥应选用20R以上的普通硅酸盐水泥，优选为42.5R普通硅酸盐水泥；值得说明的是，充当膨胀系数改性剂的氮化铝、氧化镁和氧化铝同样也具有导热特性，故氮化铝、氧化镁和氧化铝的添加也能在一定程度上增大本储能组合物的导热性能。在反应完成后，停止搅拌，得到该储能组合物；利用图1所示的热量测试装置10对本储能组合物的储热性能进行测试：将本储能组合物通过容器开口1011导入至容纳体积大小为1立方米的正方体形状的容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种储能组合物，其特征在于，所述组合物由普通硅酸盐水泥、刚性结晶材料、导热改性剂、膨胀系数改性剂和增强剂所组成，其中各组分为：原料                        重量份(1)普通硅酸盐水泥           0.5～15份(2)刚性结晶材料，所述刚性结晶材料包含有：玄武岩                      20～60份河砂                        20～30份(3)导热改性剂，所述导热改性剂包含有：石墨                        1～10份金属化合物晶须              0.5～15份(4)膨胀系数改性剂，所述膨胀系数改性剂包含有：稀土氧化物                  1～8份(5)增强剂                   0.2～5份。

【技术特征摘要】
1.一种储能组合物，其特征在于，所述组合物由普通硅酸盐水泥、刚性结晶材料、导热改性剂、膨胀系数改性剂和增强剂所组成，其中各组分为：原料 重量份(1)普通硅酸盐水泥 0.5～15份(2)刚性结晶材料，所述刚性结晶材料包含有：玄武岩 20～60份河砂 20～30份(3)导热改性剂，所述导热改性剂包含有：石墨 1～10份金属化合物晶须 0.5～15份(4)膨胀系数改性剂，所述膨胀系数改性剂包含有：稀土氧化物 1～8份(5)增强剂 0.2～5份。2.根据权利要求1所述的储能组合物，其特征在于：所述石墨为重量含量为0.5～5份的片状石墨和0.5～5份的石墨烯微片；所述稀土氧化物为0.5～3份的氧化铈和0.5～3份的氧化镧；所述金属化合物晶须为金属氧化物晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，唐李晟，黄文军，凌桂琴，
申请(专利权)人：刘勇，
类型：发明
国别省市：北京;11