一种三元混合熔盐储热材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种三元混合熔盐储热材料及其制备方法，由以下三种材料按照不同的比例混合而成：20‑30wt％LiNO3、50‑55wt％KNO3和20‑30wt％NaNO3，经过单组份盐的制备和混合熔盐储热材料的制备步骤，完成三元混合熔盐储热材料的制备；本发明专利技术制备得到的熔盐熔点较低，熔点在110℃‑140℃之间，分解温度都在540℃，熔点比Solar Salt降低了100℃左右，可广泛用于中高温储热领域；对于工作温度范围在540℃以下的热能利用方式，本发明专利技术中的熔盐材料的液相工作温度范围能够与其较好的匹配，本发明专利技术中的混合熔融盐粘度小，大幅降低了管道能耗。

Three element mixed molten salt heat storage material and preparation method thereof

The invention discloses a mixture of three molten salt heat storage material and preparation method thereof, by the following three kinds of material according to different proportions: 20 30wt%LiNO3, 50 55wt%KNO3 and 20 30wt%NaNO3, after a single salt preparation and mixed molten salt heat storage material preparation step three the mixture of molten salt heat storage material preparation; melting molten salt prepared by the invention of the low melting point between 110 C and 140 C, decomposition temperature at 540 DEG C, Solar Salt lower melting point than 100 DEG C, and can be widely used in the field of high temperature heat storage temperature range for work; by the way in the heat of 540 DEG, molten salt material of the invention in the liquid phase temperature range to better match, mixed molten salt viscosity in the invention is small, greatly reduces the energy consumption of pipeline.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于储能材料混合熔盐领域，具体涉及一种三元混合熔盐储热材料及其制备方法。
技术介绍
目前太阳能发电的途径有光伏发电和太阳能热发电。光伏发电系统是根据光生伏特效应，主要利用硅板材料直接将太阳能转化为电能。光伏发电结构简单，容易操作，但因其具有能量密度低、占地面积大、无法大规模应用、初期成本高等缺点，故其应用前景并不光明。太阳能热发电技术，是指利用聚光器捕获并聚集太阳辐射，并发送至吸热器产生中高温热流体，然后驱动传统的热机(如汽轮机、燃气轮机、斯特林等)来产生电能的一门综合性高新技术。由于太阳能的分散性、随机性和间歇性，受昼夜、天气、季节变化等的影响，导致吸热器和驱动轮机不能连续稳定的工作，从而限制了发电机组的发电效率。而储热设备以保证热机连续稳定的工作。此外，人们不同时段用电量差别很大，利用储热设备还起到削峰填谷的作用。总之，储热系统对于提高系统发电效率、增强系统发电稳定性和可靠性具有十分重要意义。熔融盐相对于其它导热介质，有很明显的优势，比热容大、工作温度高、传热效率高、热稳定性好、与不锈钢相容性好等诸优点，而低熔点熔融盐可以降低其在流通管道中冻堵的风险。在发电系统或其他热利用系统启动时，可以大幅降低对管道预加热的电能使用量，降低生产成本。目前，较成熟的产品主要是SolarSalt，其熔点为220℃，分解点为600℃，为了降低熔盐的熔点，文献和专利中通常都是通过添加第三组分来降低熔盐的熔点，如专利CN103992775A中通过添加LiNO3和LiOH形成四元熔盐来降低熔盐的熔点，专利CN105838339A中在HTS混合熔盐的基础上添加NaOH，熔点降低了7℃，除此之外还有添加Ca(NO3)2和硝酸钕等来降低硝酸盐储热材料的熔点，但对它们的物性参数方面的测试却很少有报道，然而熔盐的物性也对熔盐的选择和换热器的设计是重要的参数。当前可用的熔盐配方还存在熔点高、热稳定性一般、使用工作温度范围窄等缺陷，无法满足光热发电技术、其他热能工程实际生产的高需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，现提供一种低熔点、相变潜热大、高温稳定性强、毒性小的三元混合熔盐储热材料及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种三元混合熔盐储热材料，其创新点在于：由以下三种材料按照不同的比例混合而成：20-30wt％LiNO3、50-55wt％KNO3和20-30wt％NaNO3。进一步的，由以下三种材料按照不同的比例混合而成：20wt％LiNO3、50wt％KNO3和30wt％NaNO3。进一步的，由以下三种材料按照不同的比例混合而成：30wt％LiNO3、50wt％KNO3和20wt％NaNO3。本专利技术的另一个目的是公开一种三元混合熔盐储热材料的制备方法，其创新点在于：经过单组份盐的制备和混合熔盐储热材料的制备步骤，完成三元混合熔盐储热材料的制备；具体步骤如下：(1)单组份盐的制备：先将LiNO3、KNO3和NaNO3分别放入研钵中研磨成50-200目的细小颗粒，然后分别放入烘箱中烘干，烘箱温度为120℃，所述烘燥时间为12h，随后将烘箱温度升至200℃，继续烘燥12h，然后当烘箱温度冷却至70-85℃，取出，将制备得到颗粒冷却至室温后，研磨至50-200目，完成LiNO3、KNO3和NaNO3的单组份盐的制备；(2)混合熔盐储热材料的制备：将步骤(1)制备得到的单组份盐按照一定的比例进行称重混合，将混合后的熔盐放入200℃的烘箱中保温2h，使各组分进行充分混合，将混合均匀的熔盐冷却至室温，取出放于手套箱中，研磨至50-200目，备用，得到三元混合熔盐储热材料。本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术的采用常用的LiNO3、KNO3、NaNO3，该体系具有熔点低、相变潜热大、高温稳定性强、毒性小、腐蚀性小的优点，可同时作为传热与储热材料使用，在提高了能量转换效率的同时降低了成本；(2)本专利技术制备得到的熔盐熔点较低，熔点在110℃-140℃之间，分解温度都在540℃，熔点比SolarSalt降低了100℃左右，可广泛用于中高温储热领域；(3)对于工作温度范围在540℃以下的热能利用方式，本专利技术中的熔盐材料的液相工作温度范围能够与其较好的匹配，本专利技术中的混合熔融盐粘度小，大幅降低了管道能耗。附图说明图1为质量百分比为20wt％LiNO3、50wt％KNO3、30wt％NaNO3的混合熔盐储热材料的DSC和TG曲线；图2为质量百分比为30wt％LiNO3、50wt％KNO3、20wt％NaNO3的混合熔盐储热材料的DSC和TG曲线；图3为质量百分比为20wt％LiNO3、50wt％KNO3、30wt％NaNO3的混合熔盐储热材料的比热Cp曲线；图4为质量百分比为30wt％LiNO3、50wt％KNO3、20wt％NaNO3混合熔盐储热材料的比热Cp曲线；图5为两种混合熔盐储热材料的密度曲线；图6为本专利技术的可逆充放热循环性能测试装置结构示意图；图7为本专利技术的可逆充放热循环性能测试装置内部结构示意图；图8为质量百分比为20wt％LiNO3、50wt％KNO3、30wt％NaNO3的混合熔盐储热材料的模化充热试验储热罐体测点温度随时间变化曲线；图9为质量百分比为20wt％LiNO3、50wt％KNO3、30wt％NaNO3的混合熔盐储热材料的模化放热试验储热罐体测点温度随时间变化曲线。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。一种三元混合熔盐储热材料，由以下三种材料按照不同的比例混合而成：20-30wt％LiNO3、50-55wt％KNO3和20-30wt％NaNO3。可行的，由以下三种材料按照不同的比例混合而成：20wt％LiNO3、50wt％KNO3和30wt％NaNO3。可行的，由以下三种材料按照不同的比例混合而成：30wt％LiNO3、50wt％KNO3和20wt％NaNO3。一种三元混合熔盐储热材料的制备方法，经过单组份盐的制备和混合熔盐储热材料的制备步骤，完成三元混合熔盐储热材料的制备；具体步骤如下：(1)单组份盐的制备：先将LiNO3、KNO3和NaNO3分别放入研钵中研磨成50-200目的细小颗粒，然后分别放入烘箱中烘干，烘箱温度为120℃，烘燥时间为12h，随后将烘箱温度升至200℃，继续烘燥12h，然后当烘箱温度冷却至70-85℃，取出，将制备得到颗粒冷却至室温后，研磨至50-200目，完成LiNO3、KNO3和NaNO3的单组份盐的制备；(2)混合熔盐储热材料的制备：将步骤(1)制备得到的单组份盐按照一定的比例进行称重混合，将混合后的熔盐放入200℃的烘箱中保温2h，使各组分进行充分混合，将混合均匀的熔盐冷却至室温，取出放于手套箱中，研磨至50-200目，备用，得到三元混合熔盐储热材料。实施例1本实施例提供的混合熔盐储热材料的质量百分比为：20wt％LiNO3、50wt％KNO3、30wt％NaNO3，经测定其熔点为120℃，潜热为130.1kJ/kg，热分解温度为540℃，见图1，在熔盐稳定范围内比热与温度的关系式为：Cp＝1.31554-0.00243T150≤T≤500℃经计算潜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三元混合熔盐储热材料，其特征在于：由以下三种材料按照不同的比例混合而成：20‑30wt％LiNO3、50‑55wt％KNO3和20‑30wt％NaNO3。

【技术特征摘要】
1.一种三元混合熔盐储热材料，其特征在于：由以下三种材料按照不同的比例混合而成：20-30wt％LiNO3、50-55wt％KNO3和20-30wt％NaNO3。2.根据权利要求1所述的一种三元混合熔盐储热材料，其特征在于：由以下三种材料按照不同的比例混合而成：20wt％LiNO3、50wt％KNO3和30wt％NaNO3。3.根据权利要求1所述的一种三元混合熔盐储热材料，其特征在于：由以下三种材料按照不同的比例混合而成：30wt％LiNO3、50wt％KNO3和20wt％NaNO3。4.一种如权利要求1所述的三元混合熔盐储热材料的制备方法，其特征在于：经过单组份盐的制备和混合熔盐储热材料的制备步骤，完成三元混合熔盐储热材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁柳柳，袁红秀，
申请(专利权)人：上海铂拓能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31