一种适用于高温场合熔盐传热蓄热介质、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种适用于高温场合熔盐传热蓄热介质、制备方法及应用，涉及储能传热蓄热材料技术领域，具体公开一种适用于高温场合的熔盐传热蓄热介质。所述高温熔盐传热蓄热介质采用包括如下质量计份的原料制备：K2CO

【技术实现步骤摘要】
一种适用于高温场合熔盐传热蓄热介质、制备方法及应用


[0001]本专利技术属于热量储存和传递
，具体涉及一种适用于高温场合熔盐传热蓄热介质、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]目前应用范围最广的熔盐是太阳盐Solarsalt(60％NaNO3+40％KNO3，wt％)，世界范围内已商业化运行的太阳能热发电站基本全部使用它作为储热介质，该熔盐的熔点约为220℃，但最高使用温度约为585℃。另一种是Hitec盐(7％NaNO3+53％KNO3+40％NaNO2，wt％)，它的熔点相对较低，约为142℃，部分研究者认为最高使用温度可以达到450℃，但工程应用中发现NaNO2存在缓慢氧化分解的现象，因此有工程师建议在长期运行的情况下最高使用温度最好不超过350℃。为解决NaNO2的分解问题，又衍生出了一种新型低熔点三元盐HitecXL (45％KNO3+7％NaNO3+48％Ca(NO3)2，wt％)，它的熔点约为120℃，最高工作温度约480℃～ 505℃。
[0003]现有的硝酸熔盐混合体系具有熔点低、热稳定好，对容器和管路材料腐蚀性小等优点，比较适合用作太阳能热发电用传热蓄热介质。但作为传热储热材料，硝酸熔盐体系存在溶解热较小和热导率低的缺点，在高温下容易分解，其上限使用温度一般不超过600℃，不适合600℃～ 800℃范围内的太阳能高温应用。因此，寻求新型高温段使用且环境友好型传热储热熔盐材料成为了未来研究的方向与重点。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种适用于高温场合熔盐传热蓄热介质、制备方法及应用，得到的熔盐传热蓄热介质，具有较宽的工作温度范围。
[0005]一种适用于高温场合熔盐传热蓄热介质，按质量份数计，包括以下组分，
[0006]K2CO3：25份～40份；
[0007]Na2CO3：15份～40份；
[0008]Li2CO3：20份～40份；
[0009]氟化盐：5份～20份。
[0010]进一步的，氟化盐为NaF、LiF或KF。
[0011]进一步的，K2CO330～35份，Li2CO330～35份，Na2CO3在20～32份，氟化盐6～15份。
[0012]进一步的，氟化盐为NaF，K2CO3：35份，Na2CO3：20份；Li2CO3：35份；NaF：10份。
[0013]一种适用于高温场合熔盐传热蓄热介质的制备方法，包括以下步骤：
[0014]步骤S1:按质量份数，将25份～40份K2CO3，15份～40份Na2CO3，20份～40份Li2CO3， 5份～20份氟化盐干燥；
[0015]步骤S2:将干燥后的各组分进行研磨后混合，加热至所述原料组分熔化，然后保温1～1.5 小时后，冷却至室温，再研磨为颗粒，得到均一体系的氯化混合熔盐。
[0016]进一步的，步骤S2中，将混合后的各组分在惰性气体的氛围中加热。
[0017]进一步的，步骤S2中，加热温度为熔盐预估熔点之上50℃～100℃。
[0018]进一步的，步骤S2中，冷却方式为自然冷却。
[0019]上述的高温熔盐传热蓄热介质或根据上述的高温熔盐传热蓄热介质的制备方法制备的高温熔盐传热蓄热介质，在工业蓄热、中高温光热发电、太阳能高温储热领域中的应用。
[0020]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益的技术效果：
[0021]本专利技术所述的熔盐，以多元的碳酸盐为熔盐配方主体，并在其中添加NaF来进一步提高熔盐的分解温度，本专利技术所提供的熔盐熔点小于500℃，分解温度大于750℃，比热容大于1.4 J
·
g
‑1·
K
‑1，具有较宽的工作温度范围和较高的分解温度，热稳定性能好，并且具有良好的传热和蓄热性能，非常适用于中高温光热发电、工业蓄热、太阳能高温储热以及清洁能源锅炉的传热蓄热中。
[0022]本专利技术提供了一种制备适用于高温场合熔盐传热蓄热介质的方法，制备工艺简单，对设备性能的要求低，适合规模化生产。
[0023]进一步的，步骤S2中，将混合后的各组分在惰性气体的氛围中加热，惰性气体化学性质稳定，做为保护气体隔离空气，并且可排除其他的一些物质参与到反应当中去。
[0024]进一步的，步骤S2中，加热温度为熔盐预估熔点之上50℃～100℃，加热温度过低，熔盐不能完全熔化，加热温度过高，熔盐会变得不稳定，发生分解，造成熔盐变质，因此需要合理控制加热温度，使其既充分保证熔盐熔化为均一的液相，又可以避免加热温度过高时造成熔盐的分解，同时加热过程需要严格控制升温的速度，平缓升温，避免有较大的温度波动。
[0025]步骤S2中，步骤S2中，冷却方式为自然冷却，冷却无需使用制冷设备，节约能耗并避免急速温降所造成的熔盐不规则结块。
具体实施方式
[0026]为了使本专利技术的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术。
[0027]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0028]一种适用于高温场合熔盐传热蓄热介质，包括如下按质量份数计的原料，每一份的质量相同：
[0029]K2CO3：25～40份；
[0030]Na2CO3：15～40份；
[0031]Li2CO3：20～40份；
[0032]NaF：5～20份。
[0033]其中，碳酸盐碳酸钠、碳酸钾和碳酸锂的熔点、热分解温度和密度如表1所示，NaF的熔点、沸点、热分解温度和密度如表2所示。
[0034]表1
[0035][0036]表2
[0037][0038]本专利技术的研究机理是单一的碳酸盐熔点很高，无法直接应用于实际场景中，但是将不同种类的盐混合形成共晶熔盐后，可以使混合熔盐的熔点低于其组分的任一熔盐，然而当混合熔盐的熔点降低，其分解温度也会降低，使得熔盐的使用温度上限减小，缩小了其工作温度范围，因此需要合理规划熔盐的种类与具体配比。
[0039]根据表1和表2所示的碳酸盐和氟化盐的性质来看，K2CO3和Na2CO3的熔点较高，Li2CO3的熔点较低，在熔盐中加入Li2CO3可以降低混合熔盐的总熔点，从而降低熔盐温度使用下限，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于高温场合熔盐传热蓄热介质，其特征在于，按质量份数计，包括以下组分，K2CO3：25份～40份；Na2CO3：15份～40份；Li2CO3：20份～40份；氟化盐：5份～20份。2.根据权利要求1所述的一种适用于高温场合熔盐传热蓄热介质，其特征在于，所述氟化盐为NaF、LiF或KF。3.根据权利要求1所述的一种适用于高温场合熔盐传热蓄热介质，其特征在于，K2CO330～35份，Li2CO330～35份，Na2CO3在20～32份，氟化盐6～15份。4.根据权利要求1所述的一种适用于高温场合熔盐传热蓄热介质的，其特征在于，所述氟化盐为NaF，K2CO3：35份，Na2CO3：20份；Li2CO3：35份；NaF：10份。5.一种适用于高温场合熔盐传热蓄热介质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1:按质量份数，将25份～40份K2CO3，15份～40份Na2CO3，20份～40份Li2CO3，5...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕胜山，秦鑫宇，唐旭尧，冯敏娜，张可，张园，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：