化学蓄热材料及其制备方法技术

提供在进行利用了钙及/或镁的氢氧化物的脱水反应的蓄热的化学蓄热材料中，能示出更高的反应率，实现在更低温下的蓄热的化学蓄热材料。化学蓄热材料同时包括钙及/或镁的氢氧化物及/或氧化物和作为锂化合物的锂的氢氧化物及锂的氯化物。所述锂的化合物的总量优选为相对于所述钙及/或镁的氢氧化物及/或氧化物为0．1～50 mol%。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】化学蓄热材料及其制备方法
本专利技术涉及化学蓄热材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，由于二氧化碳排放限制而要求化石燃料的使用削减，除了各工序的节能化，推进排热的利用也是必要的。作为排热利用手段，已知有利用水的100℃以下的温水蓄热。但是，温水蓄热存在（1）由于存在放热损失不可能长时间的蓄热，（2）由于显热量小需要大量的水，蓄热设备的紧凑化困难，（3）输出温度对应于利用量为非定常，逐渐下降，等问题。因此，为了推进这样的排热的民生利用，需要开发效率更高的蓄热技术。作为高效率的蓄热技术例如有化学蓄热法。化学蓄热法伴随着物质的吸附、水合等化学变化，从而与根据材料本身（水、熔融盐等）的潜热或显热的蓄热法相比，每单位质量的蓄热量变高。作为化学蓄热法，提出有通过大气中的水蒸气的吸附脱附的水蒸汽吸附脱附法、金属盐的氨吸收（氨络合物形成反应）、醇等有机物的吸附脱附的反应等。如果考虑对环境的负荷或装置的简便性，水蒸汽吸附脱附法最为有利。作为使用于水蒸汽吸附脱附法的化学蓄热材料，已知有氢氧化钙或氢氧化镁。但是，氢氧化钙在100～400℃、氢氧化镁在100～300℃的低温区域中不发生有效的脱水反应，因而存在无法作为实用的蓄热材料起作用的问题。为了解决该问题，专利文献1中提出了利用镁和从镍、钴、铜及铝构成的组中选出的至少一种金属成分的复合氢氧化物，从而在约100～300℃可以蓄热的化学蓄热材料。进一步地，专利文献2中提出了，以改进专利文献1所记载的化学蓄热材料的蓄热量为目的，对镁或钙的氢氧化物添加氯化锂等吸湿性金属盐而制成的化学蓄热材料。现有技术文献：专利文献：专利文献1:日本特开2007－309561号公报专利文献2:日本特开2009－186119号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的问题：根据专利文献1及2所公开的技术，尽管能够将蓄热工作温度以某种程度低温化，但例如要将工厂废热进行蓄热时等，工厂废热的温度区域在200～250℃或更低温区域，因而其蓄热工作温度并非足够低，难以高效地利用工厂废热，要求计划工作温度的更进一步的低温化。从蓄热效率的改良，或蓄热系统的适用温度区域的扩张等的方面来看，化学蓄热材料的工作温度的改良依然是重要的课题。本专利技术鉴于上述现状，目的在于，提供在进行利用了钙及/或镁的氢氧化物的脱水反应的蓄热的化学蓄热材料中，能示出更高的反应率，实现在更低温下的蓄热的化学蓄热材料及其制备方法。解决问题的手段：为了解决上述的问题，本专利技术者们反复进行各种研究，发现了包括钙及/或镁的氢氧化物及/或氧化物的化学蓄热材料中，对钙及/或镁的氢氧化物及/或氧化物共同添加锂的氢氧化物和锂的氯化物而制成的组成物，作为化学蓄热材料能够实现在更低温下的蓄热，而得到了本专利技术。进一步地，本专利技术者们进行了认真研究，发现了对钙及/或镁的氢氧化物及/或氧化物添加的锂的氢氧化物和锂的氯化物的添加比例的范围进行特定，从而使反应温度的低温化更高效。即第一本专利技术涉及一种化学蓄热材料，包括钙及/或镁的氢氧化物及/或氧化物、锂的氢氧化物以及锂的氯化物。所述化学蓄热材料中，锂的氢氧化物及锂的氯化物的总量优选为相对于所述钙及/或镁的氢氧化物及/或氧化物为0．1～50mol%。又，锂的氢氧化物和锂的氯化物的摩尔比例优选为0．1～9的范围，更优选为0．25～4的范围，进一步优选为0．5～2．0的范围；所述化学蓄热材料还可以进一步包括从由镍、钴、铜、铝、铁及锌构成的组中选择的至少一种金属的化合物，所述金属的量优选为相对于所述钙及/或镁的氢氧化物及/或氧化物为0．1～40mol%；第二的本专利技术涉及一种制备方法，是化学蓄热材料的制备方法，包括将钙及/或镁的氢氧化物及/或氧化物、锂的氢氧化物及锂的氯化物混合的步骤。所述制备方法中，锂的氢氧化物和锂的氯化物的总量优选为相对于所述钙及/或镁的氢氧化物及/或氧化物为0．1～50mol%。又，所述锂的氢氧化物和锂的氯化物的摩尔比例优选为0．1～9的范围，更优选为0．25～4的范围，进一步优选为0．5～2．0的范围；所述混合的步骤中还可以进一步混合从由镍、钴、铜、铝、铁及锌构成的组中选择的至少一种金属的化合物，所述金属的量优选为相对于所述钙及/或镁的氢氧化物及/或氧化物为0．1～40mol%。专利技术效果：根据本专利技术，能够提供在进行利用了钙及/或镁的氢氧化物的脱水反应的蓄热的化学蓄热材料中，能示出更高的反应率，实现在更低温下的蓄热的化学蓄热材料及其制备方法。附图说明图1为示出实施例1至4和比较例1至3中所示的反应率的随时间变化的图表（横轴为从升温后到达200℃的时刻开始的经过时间（秒），纵轴为反应率（%））；图2为示出实施例5和比较例4至6所示的反应率的随时间变化的图表（横轴为从升温后到达200℃的时刻开始的经过时间（秒），纵轴为反应率（%））。具体实施方式以下，对本专利技术的实施形态进行详细说明本专利技术中制备的化学蓄热材料利用了根据钙及/或镁的氢氧化物及氧化物的以下反应式所表示的可逆反应：CaO＋H2O⇔Ca(OH)2　△H＝－109．2kJ/molMgO＋H2O⇔Mg(OH)2　△H＝－81．2kJ/mol。各式中，向右方向的反应为氧化钙或氧化镁的水合放热反应。相反地，向左方向的反应为氢氧化钙或氢氧化镁的脱水吸热反应。即本专利技术的化学蓄热材料能够通过进行氢氧化钙或氢氧化镁的脱水反应而蓄热，又，能够将所蓄的热能通过进行氧化钙或氧化镁的水合反应而供给。本专利技术的化学蓄热材料包括钙及/或镁的氢氧化物、钙及/或镁的氧化物的任一即可，也可以包括双方。又，包括钙和镁的任意一种即可，也可以包括双方。本专利技术的化学蓄热材料涉及如下的化学蓄热材料：包括钙及/或镁的氢氧化物及/或氧化物和锂的化合物，该锂的化合物包括锂的氢氧化物及氯化物。作为锂的化合物，配合锂的氢氧化物及氯化物的双方，从而提升化学蓄热材料的反应率，能够实现更低温的蓄热。关于所述锂的化合物的使用量，将所述钙及/或镁的氢氧化物及/或氧化物的量作为100mol%时，优选为两个化合物的合计量为0．1～50mol%。如果两个化合物的合计量少于该范围，则难以达成通过这些化合物的共同添加而产生的反应率提升或蓄热温度的低温化。又，如果两个化合物的合计量多于所述范围，则对作为母材的钙及/或镁的氢氧化物及/或氧化物的影响大，恐怕会使化学蓄热材料的每单位体积或单位质量的蓄热量降低。所述两个化合物的合计量优选为0．1～20mol%，更优选为0．3～15mol%，进一步优选为0．5～10mol%，再进一步优选为0．8～8mol%，特别优选为1～6mol%。进一步地，关于所述锂的化合物的含有比例，以摩尔基准，所述氢氧化锂的含有量/所述氯化锂的含有量优选为0．1～9的范围。如果所述氢氧化锂和所述氯化锂的含有比例小于或大于该范围，则难以达成通过两个化合物的共同添加而产生的反应率提升或蓄热温度的低温化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学蓄热材料，其特征在于，包括钙及/或镁的氢氧化物及/或氧化物、锂的氢氧化物及锂的氯化物。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180216 JP 2018-0255711.一种化学蓄热材料，其特征在于，包括钙及/或镁的氢氧化物及/或氧化物、锂的氢氧化物及锂的氯化物。


2.根据权利要求1所述的化学蓄热材料，其特征在于，锂的氢氧化物及锂的氯化物的总量相对于所述钙及/或镁的氢氧化物及/或氧化物为0．1～50mol%。


3.根据权利要求1或2所述的化学蓄热材料，其特征在于，锂的氢氧化物和锂的氯化物的摩尔比例为0．1～9的范围。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的化学蓄热材料，其特征在于，锂的氢氧化物和锂的氯化物的摩尔比例为0．25～4的范围。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的化学蓄热材料，其特征在于，还包括从由镍、钴、铜、铝、铁及锌构成的组中选择的至少一种金属的化合物；
所述金属的量相对于所述钙及/或镁的氢氧化物及/或氧化物为0．1～4...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈田翔太，北垣昌规，大塚泰弘，塘启祐，刘醇一，黑泽谅，丸山爱矢，
申请(专利权)人：达泰豪化学工业株式会社，国立大学法人千叶大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP