【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高新技术中物理传热储能，具体涉及一种低熔点、高分解温度、低成本、低腐蚀性的混合熔盐传热蓄热材料。
技术介绍
1、太阳能热发电技术具有与常规火力发电技术相同的品质，是实现“3060双碳目标”的关键技术。熔融盐作为一种优良的传热储热介质现已成功应用于各太阳能发电站中。目前，在太阳能热发电系统中，用于传热蓄热介质主要为solar salt(40wt％kno3-60 wt％nano3，工作温度范围为290～565℃)和hitec盐(53wt％kno3-7 wt％nano3-40 wt％nano2，工作温度范围为200～535℃)。然而，这些商用混合熔盐的固有缺点是，熔点高，使用上限温度低，正常液体温域窄，难以在600℃以上使用。在太阳能热发电系统中，熔盐熔点过高，容易造成管道冻堵；熔盐使用上限温度较低，高温下熔盐易分解，汽轮机入口蒸汽参数低，发电效率并不高。
2、为了提高太阳能热发电的效率并降低成本，第三代太阳能热发电技术使用sco2布雷顿循环来实现发电过程。当太阳能热电厂的运行温度上升到600℃以上时，sco2布雷顿循环发电效率可提高到50％，可以降低太阳能热发电度电成本，具有显著的经济效益。公开文献报道的使用温度大于600℃的混合熔盐多为混合碳酸盐和氯化盐。但是，混合碳酸盐和氯化盐在高温下使用时，可能会增加对金属的腐蚀作用，对系统的安全构成威胁。另一方面，混合碳酸盐和氯化盐的熔点较高，会增加管道冻堵的风险。目前已公开的混合熔盐难以满足此条件。
3、为了规模化消纳风光发电，压缩空气储能、热泵储热、
4、传统混合熔盐开发大多采用试错法。多组分熔盐中不同比例的混合物数量会随着组分数的增多呈“指数级”增加，导致试错法筛选效率低下。为了减少筛选混合熔盐的盲目性，利用材料热力学理论及相图计算指导新型混合熔盐的开发，是目前共晶盐筛选最有效的方法之一。它可以快速并准确地预测出多组分混合盐体系的共晶组成以及共晶温度。基于熔盐的相图热力学计算可以从理论上指导混合熔盐的配制，减少熔盐筛选工作量。本专利技术正是基于理论分析、相图优化及实验验证，筛选出一种熔点低、分解温度高，储热密度大的混合熔盐储热材料。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是优选出一种低熔点、低成本且高分解温度的混合熔盐，其熔点低于150℃，分解温度约为650℃，且其中不含贵金属盐。
2、为了解决上述问题，本专利技术公开一种低熔点宽温域的混合熔盐传热蓄热材料的配方。该材料的筛选方法是基于相图热力学理论(体系总吉布斯自由能最小)，采用亚正规溶液模型对kno3-nano2-kno2三元系相图进行求解，从而确定体系最低共熔点的组分组成，并结合实验验证计算结果。
3、本专利技术所述的一种低熔点宽温域的混合熔盐传热蓄热材料，由kno3、nano2和kno2所组成。所述混合熔盐材料中，kno3质量百分比为38～55％、nano2质量百分比为35～48％、kno2质量百分比为2.5～18％。
4、为了实现上述专利技术目的，本专利技术所述的一种低熔点宽温域的混合熔盐传热蓄热材料的制备方法，包括以下步骤：
5、s1、按照基于相图热力学理论计算出的三元混合熔盐材料的最低共熔点的组分组成，采用高精度天平秤取三种单质盐，将其置于坩埚中混合均匀，形成固态混合熔盐；
6、s2、将所述固态混合熔盐置于干燥箱中进行恒温干燥处理；
7、s3、将干燥后的所述固态混合熔盐转置于马弗炉中，设定升温程序，以合适的升温速率加热至设定温度后，维持恒温加热一定时间，使所述混合熔盐熔化完全，得到熔融盐；
8、s4、从所述马弗炉中取出所述熔融盐，置于所述干燥箱中，待所述熔融盐完全冷却；
9、s5、采用超微粉碎机将冷却后的所述混合熔盐粉碎成混合熔盐粉末；
10、s6、将所述混合熔盐粉末装置于蒸发皿中，置于所述干燥箱中恒温干燥处理，以备后续实验使用。
11、进一步，所述干燥箱温度设定为100～110℃，恒温干燥时长大于48h。
12、进一步，所述马弗炉升温速率设置为5～10℃/min。
13、进一步，所述马弗炉的加热温度设置为混合熔盐熔点以上250～300℃，恒温加热时长大于12h。
14、进一步，粉碎后的所述混合熔盐粉末的细度为20～250目。
15、本专利技术的有益效果在于：
16、(1)本专利技术所述的一种低熔点宽温域的混合熔盐传热蓄热材料，是一种新型混合熔盐传热蓄热材料，熔点约为140℃，分解温度约为650℃，液态平均比热约为1.48j/(g·k)，平均密度约为1.95g/cm3，平均热导系数约为0.4w/(m·k)，储热密度大于680kj/kg。该材料液体温域宽，储热密度大。
17、(2)本专利技术所述的一种低熔点宽温域的混合熔盐传热蓄热材料，其中不含贵金属盐，大大降低了储热系统的成本。
18、(3)本专利技术所述的一种低熔点宽温域的混合熔盐传热蓄热材料，其筛选方法是以相图热力学理论为基础，采用亚正规溶液模型对kno3-nano2-kno2三元系相图进行求解，确定体系最低共熔点的组分组成，筛选效率高。
19、(4)本专利技术所述的一种低熔点宽温域的混合熔盐传热蓄热材料，是一种采用硝酸盐、亚硝酸盐进行混合形成的多元共晶盐，腐蚀性较低，粘度较低、流动性较好。
20、(5)本专利技术所述的一种低熔点宽温域的混合熔盐传热蓄热材料，可应用在太阳能光热发电、压缩空气储能、工业余热回收、熔盐热泵储热、低谷电蓄热供暖、火电厂灵活性改造等领域，可增加整个系统安全运行的稳定性。
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1.一种低熔点宽温域的混合熔盐传热蓄热材料，其特征在于，该材料由KNO3、NaNO2和KNO2所组成；所述的低熔点宽温域的混合熔盐传热蓄热材料中，KNO3质量百分比为38～55％、NaNO2质量百分比为35～48％、KNO2质量百分比为2.5～18％。
2.基于权利要求1所述的一种低熔点宽温域的混合熔盐传热蓄热材料的筛选方法，其特征在于，该方法是基于相图热力学理论，采用亚正规溶液模型对KNO3-NaNO2-KNO2三元系相图进行求解，从而确定体系最低共熔点的组分组成，并结合实验验证计算结果。
3.基于权利要求1所述的一种低熔点宽温域的混合熔盐传热蓄热材料的制备方法，其特征在于，具体由以下步骤组成：
4.根据权利要求3所述的一种低熔点宽温域的混合熔盐传热蓄热材料的制备方法，其特征在于，所述干燥箱温度设定为100～110℃，恒温干燥时长大于48h。
5.根据权利要求3所述的一种低熔点宽温域的混合熔盐传热蓄热材料的制备方法，其特征在于，所述马弗炉升温速率设置为5～10℃/min。
6.根据权利要求3所述的一种低熔点宽温域的混合
7.根据权利要求3所述的一种低熔点宽温域的混合熔盐传热蓄热材料的制备方法，其特征在于，粉碎后的所述混合熔盐粉末的细度为20～250目。
8.根据权利要求1所述的一种低熔点宽温域的混合熔盐传热蓄热材料，其特征在于，所述混合盐熔点为140℃左右，分解温度为650℃左右。
9.根据权利要求1所述的一种低熔点宽温域的混合熔盐传热蓄热材料，其特征在于，所述混合熔盐储热密度大于680kJ/kg，适用于太阳能光热发电、压缩空气储能、工业余热回收、熔盐热泵储热、低谷电蓄热供暖、火电厂改造的传热蓄热。
...【技术特征摘要】
1.一种低熔点宽温域的混合熔盐传热蓄热材料，其特征在于，该材料由kno3、nano2和kno2所组成；所述的低熔点宽温域的混合熔盐传热蓄热材料中，kno3质量百分比为38～55％、nano2质量百分比为35～48％、kno2质量百分比为2.5～18％。
2.基于权利要求1所述的一种低熔点宽温域的混合熔盐传热蓄热材料的筛选方法，其特征在于，该方法是基于相图热力学理论，采用亚正规溶液模型对kno3-nano2-kno2三元系相图进行求解，从而确定体系最低共熔点的组分组成，并结合实验验证计算结果。
3.基于权利要求1所述的一种低熔点宽温域的混合熔盐传热蓄热材料的制备方法，其特征在于，具体由以下步骤组成：
4.根据权利要求3所述的一种低熔点宽温域的混合熔盐传热蓄热材料的制备方法，其特征在于，所述干燥箱温度设定为100～110℃，恒温干燥时长大于48h。
5.根据权利要求3...
【专利技术属性】
技术研发人员：鹿院卫，王元媛，王玥，吴玉庭，张灿灿，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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