本发明专利技术公开一种熔融盐基复合相变储热大胶囊的制备方法与应用。首先将熔融盐与高导热多孔填料混合压制成球形核芯，然后在球形核芯表面包裹一层碳层作为中间层，经干燥、压制、热处理之后再包裹一层陶瓷外壳，再经干燥、压制、热处理后制得复合熔融盐基相变储热大胶囊。本发明专利技术制得的储热大胶囊可有效地解决熔融盐在高温融化后泄露的问题，并且提高熔融盐的导热性能，可应用于中高温领域的太阳能以及工业余热的储热。热的储热。热的储热。
【技术实现步骤摘要】
一种熔融盐基复合相变储热大胶囊的制备方法与应用
[0001]本专利技术属于储热
，涉及一种相变储热大胶囊的制备方法，具体涉及一种熔融盐基复合相变储热大胶囊的制备方法与用途。
技术介绍
[0002]我国是能源生产与消费的大国，每年随着能源生产与消费产生的工业余热总量大分布广，此外大力发展太阳能等可再生能源也是保证我国能源安全的重要举措。高效的储能技术是解决当前能源利用效率低和能源在时间和空间上分布不匹配等问题的有效手段。储热技术作为一种高效的储能技术在太阳能光热利用、工业余热回收利用等领域中具有重要的作用。
[0003]储热材料按照储热方式可分为显热储热材料、热化学储热材料和潜热储热材料。热化学储热技术作为新兴技术具有储热密度高的优点，但是这种储热方式的缺点是系统很复杂、价格也高，当前仍处在实验室研究阶段。热化学储热技术现阶段难以推广，而潜热储热和显热储热已经是有投入应用的技术。基于相变材料的潜热储热的储热密度较高、稳定性好。熔融盐是一种非常具有潜力的中高温相变储热材料，其价格低廉、储热性能良好。但是熔融盐存在热导率低和高温熔化后液态泄漏以及腐蚀容器等问题而制约其大规模应用，因此，发展可以提高熔融盐的导热性能以及防止其高温熔化泄露腐蚀的技术十分重要。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的之一是提供一种具有高导热特性且防泄漏的熔融盐基复合相变储热大胶囊的制备方法，将熔融盐与导热填料混合制成球体，通过胶囊封装技术将熔融盐包裹在碳中间层与陶瓷外壳构成的双层壳中，可以有效地防止熔融盐在融化相变时发生泄露并且提高熔融盐的导热性能。
[0005]本专利技术的目的之二是提供上述方法制得的熔融盐相变大胶囊在高温储热领域中的应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种用于高温储热应用的熔融盐基复合相变储热大胶囊的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将熔融盐与导热填料混合，并与有机粘接剂溶液按一定比例搅拌混合，混合均匀后制成球形核芯坯体，经干燥之后制得熔融盐/导热填料球形核芯。
[0008](2)将碳材料粉末与有机粘接剂溶液按一定比例搅拌混合，混均后，将其包裹在步骤(1)中制得的球形核芯胚体表面，干燥之后利用等静压机进行压制将其压实，之后在空气或氧气氛下加热到300
‑
500摄氏度烧结数小时，去除球体中的有机粘接剂，制得碳壳包覆熔融盐/导热填料复合球体。
[0009](3)将陶瓷粉体与有机粘接剂溶液按一定比例搅拌混合，混合均匀后，将其包裹在步骤(2)制得的碳壳包覆熔融盐/导热填料复合球体表面，形成一层陶瓷外壳，干燥之后利用等静压机等方法进行压制，其后将复合球体进行如下两段热处理：1)在空气或氧气氛下，
加热到300
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500摄氏度，预烧1
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24小时，去除球体中的有机粘接剂；2)预烧结后，在无氧环境下，加热到500
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1500摄氏度，高温热处理1
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48小时，冷却到室温后，制得熔融盐基复合相变储热大胶囊。
[0010]本专利技术还提供上述方法制得的含有碳中间层和陶瓷外壳包裹的熔融盐基相变储热大胶囊，其特征在于，所述储热大胶囊的直径为2.5
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250mm，其结构包括外部无机陶瓷壳层、中间碳层和内部熔融盐/导热填料混合芯材。所述内部熔融盐/导热填料混合芯材球体的直径为0.5
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190mm，所述中间碳层厚度为0.5
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10mm，所述外部无机壳层厚度为0.5
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20mm。
[0011]优选的，步骤(1)中所述熔融盐选自氢氧化物(碱)、硝酸盐、碳酸盐、氯化盐、氟化盐、溴化盐、硫酸盐中的一种及其两种或多种所形成的混合熔融盐。即LiOH、NaOH、KOH、LiNO3、NaNO3、NaNO2、KNO3、CsNO3、Mg(NO3)2、Ca(NO3)2、Sr(NO3)2、Ba(NO3)2、Na2CO3、Li2CO3、K2CO3、MgCO3、CaCO3、SrCO3、BaCO3、Cs2CO3、LiCl、NaCl、KCl、MgCl2、BaCl2、CaCl2、SrCl2、CsCl、ZnCl2、MnCl2、AlCl3、LiF、NaF、KF、MgF2、CaF2、BaF2、SrF2、AlF3、LiBr、NaBr、KBr、MgBr2、CaBr2、SrBr2、Li2SO4、Na2SO4、K2SO4、MgSO4、CaSO4中的一种及其两种或多种所形成的混合熔融盐。
[0012]优选的，所述导热填料选自碳基材料、人工无机化合物和矿物材料中的一种或多种，其添加质量比为0.5％
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50％。碳基材料如石墨、碳纳米管、石墨烯、膨胀石墨、炭黑等；无机化合物如Al2O3、MgO、SiO2、SiC、AlN、Si3N4、BN等；矿物选自高岭土、硅藻土、莫来石、黏土、膨胀珍珠岩、凹凸棒石、膨胀蛭石等。所述导热填料的粒径为5nm
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500μm。
[0013]优选的，所述有机粘接剂选自羧甲基纤维素钠CMC、壳聚糖、淀粉、聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚乙烯醇缩丁醛PVB、聚乙烯醇缩丁醛PVB、聚偏氟乙烯PVDF、聚乙烯醇PVA、聚丙烯酸PAA、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA中的一种或多种。
[0014]优选的，所述用于中间层的碳材料粉末选自石墨、膨胀石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中一种或多种混合物。
[0015]优选的，所述陶瓷外壳的粉体原料选自Al2O3、SiO2、MgO、Si3N4、SiC、BN、AlN、高岭土、莫来石、长石、黏土中的一种或多种。所述陶瓷粉体的粒径为5nm
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500μm。
[0016]优选的，步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中，所述有机粘接剂溶液由有机粘接剂溶解于相应的溶剂中配制而成，所述有机粘接剂的质量分数(有机粘接剂在其与陶瓷粉体总重量中的占比)为0.5
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20％。
[0017]优选的，步骤(1)中，所述熔融盐和高导热材料的混合物与有机粘接剂的质量比为99.5:0.5—50:50；步骤(2)中，所述碳粉体材料与有机粘接剂的质量比为99.5:0.5—50:50；步骤(3)中，所述陶瓷粉末与有机粘接剂的质量比为99.5:0.5—50:50。
[0018]本专利技术还提供上述双层壳包裹的熔融盐基复合相变储热球在相变储热系统、中高温工业余废热回收利用与太阳能储热系统中的应用。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0020]本专利技术通过制备熔融盐基储热胶囊球，将熔融盐与导热填料的混合球形核芯封装在碳层与陶瓷壳构成的双层壳体中，经干燥、多段烧结等工序制成具有防泄漏特性且导热性能良好的复合型胶囊储热材料。在芯材熔融盐中添加导热填料既可以提高其导热性能，也可以在一定程度上阻止融化后的熔融盐液体的流动泄漏。在熔融盐芯材外面包裹碳层作为中间层，由于碳层与熔融盐液体之间的表面张力较大，可以阻止融化后的熔融盐液体向外渗本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种熔融盐基复合相变储热大胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将熔融盐与导热填料混合，并与有机粘接剂溶液按一定比例搅拌混合，混合均匀后制成球形核芯坯体，经干燥之后制得熔融盐/导热填料球形核芯。(2)将碳材料粉末与有机粘接剂溶液按一定比例搅拌混合，混均后，将其包裹在步骤(1)中制得的球形核芯胚体表面，干燥之后利用等静压机等方法进行压制将其压实，之后在空气或氧气氛下加热到300
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500摄氏度烧结数小时，去除球体中的有机粘接剂，制得碳壳包覆熔融盐/导热填料复合球体。(3)将陶瓷粉体与有机粘接剂溶液按一定比例搅拌混合，混合均匀后，将其包裹在步骤(2)制得的复合球体表面，形成一层陶瓷外壳，干燥之后利用等静压机等方法进行压制，其后将复合球体进行如下两段热处理：1)在空气或氧气氛下，加热到300
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500摄氏度，预烧1
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24小时，去除球体中的有机粘接剂；2)预烧结之后，在无氧环境下，加热到500
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1500摄氏度，高温热处理1
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48小时，冷却到室温后，制得熔融盐基复合相变储热大胶囊。2.根据权利要求1所述的一种熔融盐基复合相变储热大胶囊的制备方法，其特征在于，所述储热大胶囊的直径为2.5
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250mm，其结构包括外部无机壳层、中间碳层和内部熔融盐/导热填料混合芯材。所述内部熔融盐/导热填料混合芯材球体的直径为0.5
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190mm，所述中间碳层厚度为0.5
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10mm，所述外部无机壳层厚度为0.5
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20mm。3.根据权利要求1所述的一种熔融盐基复合相变储热大胶囊的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述熔融盐选自氢氧化物(碱)、硝酸盐、碳酸盐、氯化盐、氟化盐、溴化盐、硫酸盐中的一种及其两种或多种所形成的混合熔融盐。即LiOH、NaOH、KOH、LiNO3、NaNO3、NaNO2、KNO3、CsNO3、Mg(NO3)2、Ca(NO3)2、Sr(NO3)2、Ba(NO3)2、Na2CO3、Li2CO3、K2CO3、MgCO3、CaCO3、SrCO3、BaCO3、Cs2CO3、LiCl、NaCl、KCl、MgCl2、BaCl2、CaCl2、SrCl2、CsCl、ZnCl2、MnCl2、AlCl3、Li...
【专利技术属性】
技术研发人员：盛楠，朱春宇，曾令虓，郭云琪，饶中浩，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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