【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储能新材料领域，具体涉及一种用于封装储能pcm的储热陶瓷、复合储热材料及制备方法。
技术介绍
1、太阳能高温热发电技术是一种利用太阳能转化为高温热能，再将其转化为电能的发电技术。该技术体系包括聚光集热、储热、和发电等系统；其中，储热系统是将所收集到的太阳光热量储存，并在无太阳光的情况下稳定地释放热能，以保持系统的稳定性和连续性。由于储热系统需要在高温下长期、高效且稳定运行，因此用以储存热量的材料不仅需要具备高储热密度、高热导率，同时还需具有优异的耐高温、耐侵蚀以及抗热震性能。
2、由陶瓷-熔盐/合金所组成的显热-潜热复合储热材料，具有储热密度大、使用温度高、以及使用寿命长等优点，已经成为太阳能高温热利用领域的研究热点之一。中国专利技术专利《一种复合相变储热材料及其制备方法》(cn202011497616.6)以滑石、红柱石和氧化铝等为基体材料，硝酸盐、碳酸盐以及氯化盐为相变材料(pcm)，经1300～1500℃烧结得到陶瓷复合相变储热材料，该系统储热密度为647～835kj/kg，导热系数为5.7～7.3w(m·k)-1，使用温度为250～450℃；中国专利技术专利《一种复合相变储热大胶囊及其制备方法》(cn202211509511.7)以kcl-na2so4共晶盐为复合相变储热材料，改性氧化铝陶瓷为壳层，经700～720℃烧结得到了复合储热材料，该系统储热密度为220.6kj/kg，使用温度为522℃；中国专利技术专利《一种al2o3-al复合封装材料的制备方法及用途》(cn202210601520.
3、上述专利所使用的封装材料存在着储热密度不高、热导率低、以及封装基体抗热震性能差等问题，造成了储能系统的储热/放热循环效率低、以及系统的使用寿命较短等缺陷，无法满足实际应用中对高性能储热系统的需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种用于封装储能pcm的储热陶瓷、复合储热材料及制备方法，解决现有技术中储热陶瓷的储热密度较小或抗热震性差的技术问题。
2、为达到上述技术目的，本专利技术提供的技术方案是：
3、第一方面，本专利技术提供一种用于封装储能pcm的储热陶瓷，所述储热陶瓷具有用于封装相变材料的蜂窝孔；所述储热陶瓷的原料包括基础粉料以及占基础粉料总质量的5～10％的外加剂；其中，按质量百分数计，基础粉料包括75～96％的氧化铝以及4～25％的高岭土；外加剂是将镁源、钇源加入溶剂中制得前驱体溶液，再通过火焰喷雾热解法制备得到的具有核壳状结构的微纳米级氧化镁-氧化钇复相粉体。
4、第二方面，本专利技术提供一种用于封装储能pcm的储热陶瓷的制备方法，包括以下步骤：s1，将镁源、钇源加入溶剂中制得前驱体溶液，前驱体溶液通过火焰喷雾热解法制备出具有核壳状结构的微纳米级氧化镁-氧化钇复相粉体，作为外加剂；s2，将外加剂与基础粉料混合均匀，得到混合粉料；s3，混合粉料经过坯体成型和定型，得到带有蜂窝孔的陶瓷生坯；s4，陶瓷生坯经过干燥后进行烧结，制得用于封装储能pcm的储热陶瓷。
5、第三方面，本专利技术提供一种封装储能pcm的复合储热材料，以上述储热陶瓷作为陶瓷封装基体，所述陶瓷封装基体中封装有相变材料，相变材料占蜂窝孔体积的40～60％。
6、第四方面，本专利技术提供一种封装储能pcm的复合储热材料的制备方法，包括以下步骤：先采用高温封装粘结剂对陶瓷封装基体一端进行密封，然后在1150～1250℃将相变材料装入陶瓷封装基体的蜂窝孔中；最后采用高温封装粘结剂对陶瓷封装基体的另一端进行密封，得到复合储热材料。
7、与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
8、本专利技术通过采用具有核壳状结构的氧化钇-氧化镁粉体作为外加剂，一方面能够作为烧结助剂促进陶瓷基体的致密化，另一方面有效提升封装基体的热导率；同时本专利技术制得的陶瓷封装基体为刚玉-莫来石复相结构，尤其是其中的第二相莫来石等结构起到增韧和提高抗热震性的效果；因此该陶瓷封装基体具有高储热密度、高热导率、以及长期抗热震性能好的优点；封装相变材料所得的储热陶瓷具有使用温度范围宽，且能够满足多级温区储热/放热的优点。
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1.一种用于封装储能PCM的储热陶瓷，其特征在于，所述储热陶瓷具有用于封装相变材料的蜂窝孔；所述储热陶瓷的原料包括基础粉料以及占基础粉料总质量的5～10％的外加剂；其中，按质量百分数计，基础粉料包括75～96％的氧化铝以及4～25％的高岭土；
2.根据权利要求1所述的用于封装储能PCM的储热陶瓷，其特征在于，氧化铝采用工业级α-Al2O3，高岭土采用龙岩高岭土。
3.根据权利要求1所述的用于封装储能PCM的储热陶瓷，其特征在于，镁源为硝酸镁，钇源为硝酸钇，溶剂为乙醇；按质量百分数计，前驱体溶液中包括15～30％的硝酸钇、25～40％的硝酸镁以及30～60％的乙醇。
4.如权利要求1-3任一项所述用于封装储能PCM的储热陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述用于封装储能PCM的储热陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S1的火焰喷雾热解法中，以甲烷为助燃气体，将前驱体溶液雾化并点燃，火焰的有效烧结高度在25～35cm；
6.根据权利要求4所述用于封装储能PCM的储热陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S4
7.根据权利要求6所述用于封装储能PCM的储热陶瓷的制备方法，其特征在于，升温过程中，从室温到1000℃时升温速率为5～8℃/min，从1000℃到最高温度时升温速率为3～5℃/min；降温过程中的降温速率为5～8℃/min；且在升温过程中，当温度＜1000℃时，每100℃保温20～30min，温度≥1000℃时，每100℃保温30～60min。
8.一种封装储能PCM的复合储热材料，其特征在于：以权利要求1-3任一项所述储热陶瓷作为陶瓷封装基体，所述陶瓷封装基体中封装有相变材料，相变材料占蜂窝孔体积的40～60％。
9.根据权利要求8所述的封装储能PCM的复合储热材料，其特征在于：陶瓷封装基体上蜂窝孔的孔径范围5～25cm，孔隙率60～85％；沿陶瓷封装基体横截面径向从外向里的方向，蜂窝孔均匀分布且孔径依次增大或相邻孔径相等，封装的相变材料为多种时相变材料相变温度依次增加或相等；
10.如权利要求8所述封装储能PCM的复合储热材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：先采用高温封装粘结剂对陶瓷封装基体一端进行密封，然后在1150～1250℃将相变材料装入陶瓷封装基体的蜂窝孔中；最后采用高温封装粘结剂对陶瓷封装基体的另一端进行密封，得到复合储热材料。
...【技术特征摘要】
1.一种用于封装储能pcm的储热陶瓷，其特征在于，所述储热陶瓷具有用于封装相变材料的蜂窝孔；所述储热陶瓷的原料包括基础粉料以及占基础粉料总质量的5～10％的外加剂；其中，按质量百分数计，基础粉料包括75～96％的氧化铝以及4～25％的高岭土；
2.根据权利要求1所述的用于封装储能pcm的储热陶瓷，其特征在于，氧化铝采用工业级α-al2o3，高岭土采用龙岩高岭土。
3.根据权利要求1所述的用于封装储能pcm的储热陶瓷，其特征在于，镁源为硝酸镁，钇源为硝酸钇，溶剂为乙醇；按质量百分数计，前驱体溶液中包括15～30％的硝酸钇、25～40％的硝酸镁以及30～60％的乙醇。
4.如权利要求1-3任一项所述用于封装储能pcm的储热陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述用于封装储能pcm的储热陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤s1的火焰喷雾热解法中，以甲烷为助燃气体，将前驱体溶液雾化并点燃，火焰的有效烧结高度在25～35cm；
6.根据权利要求4所述用于封装储能pcm的储热陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤s4中，干燥是在80～100℃保温18～22h；烧结包括升温过程、保温过程以及降温过程，其中保温过程是在1550～1650℃保温1～...
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