一种基于多孔基体的钙基储热材料制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种基于多孔基体的钙基储热材料制备方法及其应用

【技术实现步骤摘要】
一种基于多孔基体的钙基储热材料制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于材料工程
，具体涉及一种基于多孔基体的钙基储热材料制备方法及其应用
。

技术介绍

[0002]由于太阳能等能源清洁绿色并且在我国具有充沛的可用量，因此聚光式太阳能热发电等新能源发电技术逐渐成为实现双碳政策与绿色发展的关键技术
。
然而，由于太阳能等新能源在时
‑
空中具有不稳定
、
不平衡的特性
。
若将其直接并入电网将引起电力系统工作的不稳定性，影响生产工作的安全，因此该性质成为限制其发展的最主要因素
。
[0003]储热设备由于可将源
‑
荷在时间上转移的特点，将其与机组耦合可有效平稳机组功率的波动，增强对新能源电力的消纳能力
。
此外，与显热储能和潜热储能相比，热化学储能因其温度范围宽
、
储存时间长
、
热损失小等优点而受到广泛关注，同时因其具备储热容量高
、
储热周期长且性质稳定的优点，被作为第三代光热机组储热技术
。
[0004]钙基储热材料尤其是碳酸钙
/
氧化钙反应体系，由于其成本低廉
、
原料广泛
、
储热性能好以及对环境友好无污染成为近年来研究的热点
。
然而在其实际应用中，反复的充放热循环引起了钙基材料的烧结，造成其储热性能的衰退，因此在储热系统中需定期对储热材料进行更换来保证其健康的寿命结构，该问题大大增加了机组运行成本与安全性，是限制其大规模应用的主要因素
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是：提供了基于多孔基体的钙基储热材料制备方法及其应用
。
本专利技术能够改善碳酸钙钙基储热材料在多次反应过程中的团聚问题，提高材料使用寿命
。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种基于多孔基体的钙基储热材料制备方法，将乙酸钙利用反复浸渍法浸入硅藻土中，使其吸附于硅藻土的孔洞中，并高温煅烧分解为碳酸钙；分解时产生的丙酮气体冲孔形成钙基储热材料
。
[0007]前述的基于多孔基体的钙基储热材料制备方法中，乙酸钙以溶液的形式浸入硅藻土
。
[0008]前述的基于多孔基体的钙基储热材料制备方法中，乙酸钙溶液的浓度不超过
30g/100ml。
[0009]前述的基于多孔基体的钙基储热材料制备方法中，硅藻土质量分数为钙基储热材料质量的
39
％～
50
％
。
[0010]前述的基于多孔基体的钙基储热材料制备方法中，乙酸钙浸入硅藻土前，现将硅藻土进行煅烧预处理
。
[0011]前述的基于多孔基体的钙基储热材料制备方法中，煅烧预处理的过程如下：在
600℃
下煅烧6小时
。
[0012]前述的基于多孔基体的钙基储热材料制备方法中，反复浸渍法的浸渍过程如下：
将乙酸钙溶液逐滴加入硅藻土中直至硅藻土表面略湿润后，恒温干燥；干燥后再重复上述操作，直至硅藻土表面析出白色晶体
。
[0013]前述的基于多孔基体的钙基储热材料制备方法中，恒温干燥的条件是
80℃
下干燥6小时
。
[0014]前述的基于多孔基体的钙基储热材料制备方法中，高温煅烧分解的温度为
450
～
500℃。
[0015]前述的基于多孔基体的钙基储热材料制备方法中，高温煅烧分解后再在
800℃
下煅烧，将表面未反应完全的有机物烧净，并将碳酸钙煅烧生成氧化钙
。
[0016]前述的基于多孔基体的钙基储热材料制备方法中，乙酸钙溶液为现用现配的溶液
。
[0017]前述的基于多孔基体的钙基储热材料制备方法中，乙酸钙溶液配制时，在
50℃
恒温水浴温度下拌匀
。
[0018]一种根据前述的制备方法制备的钙基储热材料，应用于碳酸钙
/
氧化钙反应体系热化学储热反应，具体用于聚光式太阳能或火电机组高温蒸汽储热罐的传热介质，其放热反应产生的高温二氧化碳能同时作为换热介质或流动介质与外界做功或换热，用于供热或供给汽轮机连接发电机产电，增加电力系统局部对新能源电力的消纳能力
。
[0019]本专利技术的优点是：与现有技术相比，本专利技术利用不同温度下的煅烧对硅藻土
(
二氧化硅
)
的吸附性能进行改善，以乙酸钙为无污染钙源进行反复浸渍，利用煅烧过程中生成的丙酮气体进行冲孔，来制备二氧化硅多孔基体复合钙基储热材料
。
该方法制备的二氧化硅多孔基体复合钙基储热材料中，主体活性材料质量比例大于骨架材料，主要成分包括质量分数为
50
％～
61
％的碳酸钙掺杂
50
％～
39
％的硅藻土
(
二氧化硅
)
，能够利用附钙基储热材料的惰性材料天然骨架硅藻土在高温下化学性质稳定的特点，以此来改善碳酸钙
/
氧化钙反应体系储热材料在反复充放热循环过程中产生的局部烧结团聚问题，并增加了该储热材料的孔隙率
。
本专利技术制备的储热材料，可作为高温太阳能集成器以及锅炉余热回收系统中反应床或储热器的储热介质，其具有更好的反应稳定性与反应均匀性以及更快的反应速率
。
[0020]本专利技术通过反复浸渍法将乙酸钙溶液在不发生泄露的基础上最大程度地浸入硅藻土中，并在高温条件下与硅藻土边界接触吸附，并发生化学反应生成碳酸钙与丙酮气体，其中丙酮气体逸出冲孔疏通了钙基储热材料的反应气通路，实现冲孔
。
该制备方法成本低
、
可批量生产，并且设备以及制备工艺简单
、
易于除杂
、
生产效率高
。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施办法中提供的一种基于多孔基体的钙基储热材料制备方法的流程图
。
[0022]图2是本专利技术实施办法中所制备材料步骤
S3
中乙酸钙煅烧分解的热重示意图
。
[0023]图3是本专利技术实施办法中所提供的一种基于多孔基体的钙基储热材料的
X
射线衍射分析
(XRD)
图
。
[0024]图4是本专利技术实施办法中所提供的一种基于多孔基体的钙基储热材料与对照纯碳酸钙的多次循环前后变化的热重曲线示意图
。
[0025]图5是本专利技术实施办法中所提供的一种基于多孔基体的钙基储热材料及对照碳酸钙在反复充放热前后的
SEM
图
。
[0026]图6是本专利技术实施办法中所提供的一种基于多孔基体的钙基储热材料应用的流程图
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于多孔基体的钙基储热材料制备方法，其特征在于，将乙酸钙利用反复浸渍法浸入硅藻土中，使其吸附于硅藻土的孔洞中，并高温煅烧分解为碳酸钙；分解时产生的丙酮气体冲孔形成钙基储热材料
。2.
根据权利要求1所述的基于多孔基体的钙基储热材料制备方法，其特征在于，乙酸钙以溶液的形式浸入硅藻土
。3.
根据权利要求2所述的基于多孔基体的钙基储热材料制备方法，其特征在于，乙酸钙溶液的浓度不超过
30g/100ml。4.
根据权利要求1所述的基于多孔基体的钙基储热材料制备方法，其特征在于，硅藻土质量分数为钙基储热材料质量的
39
％～
50
％
。5.
根据权利要求1所述的基于多孔基体的钙基储热材料制备方法，其特征在于，乙酸钙浸入硅藻土前，现将硅藻土进行煅烧预处理
。6.
根据权利要求5所述的基于多孔基体的钙基储热材料制备方法，其特征在于，煅烧预处理的过程如下：在
600℃
下煅烧6小时
。7.
根据权利要求2所述的基于多孔基体的钙基储热材料制备方法，其特征在于，反复浸渍法的浸渍过程如下：将乙酸钙溶液逐滴加入硅藻土中直至硅藻土表面略湿润后，恒温干燥；干燥后再重复上述操作，直至硅藻土表面析出白色晶体
。8.
根...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄平安，孙浩程，杨薛明，苑初明，陈家宁，苏辉，
申请(专利权)人：保定维赛新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：