【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及能量储存，尤其涉及一种超高温储热材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、能量储存技术一直是研究热门话题。目前抽水储能是较为成熟并且成本较低的储能技术，但是其需要地理上的高度差和水资源，因此具有地理位置上的限制；电化学储能由于电池价格高昂只能够作为小规模储能的备选方案，熔融盐储能由于本身温度低和蒸汽动力循环的效率低，使得其成本高和能量利用效率低下，储氢相对来说是一个应用场景较为多元的储能方式制备也相对简单，但是存在运输和储存危险性较大等缺点，压缩氢气存储运输需要额外电能，不经济；储存液氢需要耐低温高压容器，对材料要求高，也不经济；固氢储存尽管前景广阔，但目前并没有较为成熟的方案。
2、文章(peng,peng&yang,lin&menon,akanksha&weger,nathaniel&prasher,ravi&breunig,hanna&lubner,sean.(2022).techno-economic analysis of high-temperaturethermal energy storage for on-demand heat and power.10.26434/chemrxiv-2022-3l03r)指出了超高温储热的可行性。这可以是长期能量存储的具有成本竞争力的形式，其特别适合于将更多间歇性可再生能源并入电网和工业制造中。
3、超高温储能也可以说是最安全的能量存储形式。由于能量以热能而非其他势能的形式存储，因此它不会爆炸
4、但是，目前市面上还没有十分理想的热储能材料。熔融盐储热工作温度仅在500～600摄氏度左右。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种超高温储热材料及其制备方法和应用，采用本专利技术的超高温储热材料进行储能，具有竞争性并且兼顾安全性和经济性。
2、第一方面，本专利技术提供一种超高温储热材料，为固体陶瓷石墨复合物，其中陶瓷材料为二氧化钛、氧化镁或碳化硅，石墨在所述陶瓷石墨复合物中的体积占比为33-40％。
3、本专利技术研究发现，上述特定的固体陶瓷石墨复合物可以作为超高温储热材料使用，具有耐高温、能量密度高、良好的机械性能、导热性、导电性以及经济性等优势，为超高温热储能提供基础。
4、与其他形式的能量存储(例如电化学电池、氢、相变材料)相比，本专利技术的复合材料可以以显著较低的储能标准化成本(lcos)提供能量存储。超高温热能储存也不受地理位置限制，可以部署在任何地方，也优于抽水储能，抽水发电需要较大的高度差和建造水坝的能力。
5、在本专利技术的优选实施方式中，所述超高温储热材料为碳化硅石墨复合物。
6、综合工作寿命(经过多少次工作循环后不会因为温差产生开裂)、能量密度、最大安全厚度(由于材料具有负的电阻率温度梯度，因此初始温度不稳定会扩大影响，导致内部温度增加，使得材料内部应力集中而开裂)、经济性等方面考虑，最适合的材料为碳化硅石墨复合物。
7、第二方面，本专利技术提供上述超高温储热材料的制备方法。
8、本专利技术提供的制备方法包括：将陶瓷材料与石墨按比例混合后，在1500-3000℃高温条件下快速烧结后冷却得到。
9、在本专利技术的一些实施例中，所述制备方法包括：将粒径均为100纳米至2微米的陶瓷粉末和石墨粉末混合，压缩粉末混合物至粉末颗粒间隙在10微米以内，在2000-3000℃下烧结2-4分钟，冷却。该制备方法适合大规模制备。
10、在本专利技术的另一些实施例中，所述制备方法包括：将粒径为100-300纳米的陶瓷颗粒置于两片石墨薄片之间，将所述石墨薄片接入电源进行通电加热，加热至1500-2000℃烧结3-5分钟，冷却。
11、进一步地，加热至1500-2000℃的时间控制在4分钟内；冷却至室温的时间控制在5分钟内。
12、在实验室制备少量该超高温储热材料时，即可采用上述快速高温烧结技术。
13、第三方面，本专利技术提供一种超高温储能系统，包括上述超高温储热材料。
14、在本专利技术的一些实施方式中，所述超高温储能系统由储存容器和位于所述储存容器内部的超高温储热材料构成。
15、进一步地，所述储存容器为钢铁材质的容器。
16、利用本专利技术的超高温储能系统可以储能放能，具体地，在可再生能源丰富的时段，所述超高温储能系统通过自体电阻体加热的方式进行储能；
17、释放能量时，使用氩气作为传热介质进行放热或者将热量转换为电能进行放电。
18、本专利技术提供了一种超高温储热材料及其制备方法和应用，本专利技术提供的超高温储热材料具有耐高温、能量密度高、良好的机械性能、导热性、导电性以及经济性这些优势，可以作为超高温储能中理想的储能介质，整个储能系统可以在设定温度(～2000摄氏度)长期运行。与现有形式的能量存储(例如电化学电池、氢、相变材料)相比，采用本专利技术的超高温储热材料进行能量储存具有竞争性并且兼顾安全性和经济性。
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1.一种超高温储热材料，其特征在于，为固体陶瓷石墨复合物，其中陶瓷材料为二氧化钛、氧化镁或碳化硅，石墨在所述陶瓷石墨复合物中的体积占比为33-40％。
2.根据权利要求1所述的超高温储热材料，其特征在于，所述超高温储热材料为碳化硅石墨复合物。
3.权利要求1或2所述的超高温储热材料的制备方法，其特征在于，包括：将陶瓷材料与石墨按比例混合后，在1500-3000℃高温条件下快速烧结后冷却得到。
4.根据权利要求3所述的超高温储热材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将粒径均为100纳米至2微米的陶瓷粉末和石墨粉末混合，压缩粉末混合物至粉末颗粒间隙在10微米以内，在2000-3000℃下烧结2-4分钟，冷却。
5.根据权利要求3所述的超高温储热材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将粒径为100-300纳米的陶瓷颗粒置于两片石墨薄片之间，将所述石墨薄片接入电源进行通电加热，加热至1500-2000℃烧结3-5分钟，冷却。
6.根据权利要求5所述的超高温储热材料的制备方法，其特征在于，加热至1500-2000℃
7.一种超高温储能系统，其特征在于，包括权利要求1或2所述的超高温储热材料。
8.根据权利要求7所述的超高温储能系统，其特征在于，所述超高温储能系统由储存容器和位于所述储存容器内部的超高温储热材料构成。
9.根据权利要求8所述的超高温储能系统，其特征在于，所述储存容器为钢铁材质的容器。
10.根据权利要求8或9所述的超高温储能系统，其特征在于，在可再生能源丰富的时段，所述超高温储能系统通过自体电阻体加热的方式进行储能；
...【技术特征摘要】
1.一种超高温储热材料，其特征在于，为固体陶瓷石墨复合物，其中陶瓷材料为二氧化钛、氧化镁或碳化硅，石墨在所述陶瓷石墨复合物中的体积占比为33-40％。
2.根据权利要求1所述的超高温储热材料，其特征在于，所述超高温储热材料为碳化硅石墨复合物。
3.权利要求1或2所述的超高温储热材料的制备方法，其特征在于，包括：将陶瓷材料与石墨按比例混合后，在1500-3000℃高温条件下快速烧结后冷却得到。
4.根据权利要求3所述的超高温储热材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将粒径均为100纳米至2微米的陶瓷粉末和石墨粉末混合，压缩粉末混合物至粉末颗粒间隙在10微米以内，在2000-3000℃下烧结2-4分钟，冷却。
5.根据权利要求3所述的超高温储热材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法...
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