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    一種多元寬溫域高性能傳蓄熱儲(chǔ)能混合熔鹽及制備方法技術(shù)

    技術(shù)編號(hào):36706885 閱讀:16 留言:0更新日期:2023-03-01 09:30
    本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種多元寬溫域高性能傳蓄熱儲(chǔ)能混合熔鹽及其配制方法,該熔鹽組分的質(zhì)量配比為:硝酸鉀:10

    【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
    一種多元寬溫域高性能傳蓄熱儲(chǔ)能混合熔鹽及制備方法


    [0001]本專利技術(shù)涉及物理傳熱儲(chǔ)能
    ,特別涉及一種多元寬溫域高性能傳蓄熱儲(chǔ)能混合熔鹽材料及其制備方法.

    技術(shù)介紹

    [0002]21世紀(jì)以來,由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長,對(duì)能源需求日趨增加,能源問題日趨緊張,能源的過度消耗造成的環(huán)境污染也日益嚴(yán)重。天然氣、煤炭和石油等化石燃料作為傳統(tǒng)的能源,其使用會(huì)造成環(huán)境的污染和生態(tài)的破壞,此外這些能源也都不可再生。面對(duì)這一嚴(yán)峻形勢,大幅減少化石類能源的開采使用,發(fā)展新型可再生能源已成為人類共識(shí)。目前,大規(guī)模利用太陽能發(fā)電領(lǐng)域中的主要技術(shù)問題都得到了有效的解決,太陽能發(fā)電成本也在逐年下降,在當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展水平下,太陽能的利用不僅可能而且是可行的。因此,太陽能發(fā)電被認(rèn)為是最優(yōu)的并能在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模利用的一種清潔能源利用方式。
    [0003]在太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)中,儲(chǔ)熱系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分,儲(chǔ)能材料則是影響儲(chǔ)熱系統(tǒng)的核心因素,目前使用的儲(chǔ)能材料主要有空氣、水、導(dǎo)熱油、液態(tài)金屬和熔鹽等。與其他儲(chǔ)能材料相比,熔鹽具有比熱容高、傳熱系數(shù)高、熱穩(wěn)定性高、溫度高、飽和蒸汽壓低、低黏度和低價(jià)格的“四高三低”的優(yōu)勢,成為光熱發(fā)電技術(shù)中使用最廣泛的儲(chǔ)能材料。
    [0004]已商業(yè)化應(yīng)用的熔鹽儲(chǔ)熱材料主要有Solar salt(60%NaNO3+40%KNO3)和Hitec鹽(7wt%NaNO3?
    53wt%KNO3?
    40wt%NaNO2);Solar Salt熔鹽熔點(diǎn)為220℃最高使用溫度600℃,該熔鹽體系具有良好的熱穩(wěn)定性和低廉的成本,但是由于其熔點(diǎn)太高,使用過程中會(huì)存在容易凝固而堵塞管道導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行危險(xiǎn)。Hitec體系熔點(diǎn)142℃,在454℃以下具有熱穩(wěn)定性,可以短暫運(yùn)行到538℃,但使用過程中需要氮?dú)獗Wo(hù)來防止亞硝酸鹽組分的緩慢氧化。
    [0005]綜上所述,目前太陽能熱電企業(yè)使用的商業(yè)化熔鹽存在熔點(diǎn)高、熱穩(wěn)定性較差、長期使用工作溫度范圍窄、成本相對(duì)較高等缺點(diǎn),還不能滿足先進(jìn)高參數(shù)太陽能熱發(fā)電的需求,亟需技術(shù)突破。

    技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

    [0006]因此,本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是,提供一種多元寬溫域高性能傳蓄熱儲(chǔ)能混合熔鹽材料。本專利技術(shù)要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是,提供該多元寬溫域高性能傳蓄熱儲(chǔ)能混合熔鹽材料的制備方法。
    [0007]本專利技術(shù)的技術(shù)方案是,一種多元寬溫域高性能傳蓄熱儲(chǔ)能混合熔鹽,包括如下成分:
    [0008]硝酸鉀:10
    ?
    50wt%
    [0009]硝酸鈉:10
    ?
    50wt%
    [0010]硝酸鈣:1
    ?
    30wt%
    [0011]氯化鈉:1
    ?
    15wt%
    [0012]氯化鉀:1
    ?
    15wt%。
    [0013]根據(jù)本專利技術(shù)的多元寬溫域高性能傳蓄熱儲(chǔ)能混合熔鹽,優(yōu)選的是,還包括如下按質(zhì)量百分比計(jì)的成分:納米粒子:0.01
    ?
    5wt%。納米粒子優(yōu)選納米SiO2、納米Al2O3、納米MgO、納米ZnO。
    [0014]進(jìn)一步地,所述多元寬溫域高性能傳蓄熱儲(chǔ)能混合熔鹽包括如下成分:
    [0015]硝酸鉀:15
    ?
    50wt%
    [0016]硝酸鈉:15
    ?
    50wt%
    [0017]硝酸鈣:3
    ?
    30wt%
    [0018]氯化鈉:3
    ?
    15wt%
    [0019]氯化鉀:3
    ?
    15wt%
    [0020]納米粒子:0.01
    ?
    4wt%。
    [0021]進(jìn)一步地,所述多元寬溫域高性能傳蓄熱儲(chǔ)能混合熔鹽包括如下成分:
    [0022]硝酸鉀:18
    ?
    48wt%
    [0023]硝酸鈉:18
    ?
    48wt%
    [0024]硝酸鈣:5
    ?
    30wt%
    [0025]氯化鈉:5
    ?
    15wt%
    [0026]氯化鉀:5
    ?
    15wt%
    [0027]納米粒子:0.01
    ?
    3wt%。
    [0028]本專利技術(shù)還提供了上述多元寬溫域高性能傳蓄熱儲(chǔ)能混合熔鹽的制備方法,主要包括以下步驟:
    [0029]步驟S1,將Ca(NO3)2·
    4H2O放入加熱裝置中于100
    ?
    120℃烘干6
    ?
    10小時(shí),然后研磨成細(xì)顆粒,再放入加熱裝置中于160
    ?
    200℃烘干10
    ?
    14小時(shí),轉(zhuǎn)放入干燥箱內(nèi)備用;
    [0030]步驟S2,將硝酸鉀、硝酸鈉、氯化鈉、氯化鉀研磨成細(xì)顆粒,然后放入加熱裝置中于100
    ?
    120℃預(yù)烘干1
    ?
    5小時(shí),再升溫到160
    ?
    200℃烘干10
    ?
    14小時(shí),放入干燥箱內(nèi)備用;
    [0031]步驟S3,將各組分按比例加入混合容器,將多元鹽在加熱裝置內(nèi)預(yù)熔,首先加熱熔鹽使加熱裝置內(nèi)部溫度達(dá)到280
    ?
    320℃,熔鹽融化后,使混合熔鹽保持此狀態(tài)20
    ?
    40分鐘,然后降溫冷卻至室溫;
    [0032]步驟S4,將預(yù)熔得到的樣品進(jìn)行研磨,獲得粒徑均勻的混合熔鹽顆粒;
    [0033]步驟S5,將研磨得到的混合熔鹽顆粒在加熱裝置內(nèi)進(jìn)行加熱,首先加熱熔鹽使加熱裝置內(nèi)部溫度達(dá)到100
    ?
    250℃,熔鹽融化后,使混合熔鹽保持此狀態(tài)30
    ?
    70分鐘,然后降溫冷卻至室溫;
    [0034]步驟S6,將冷卻到室溫的混合熔鹽固體進(jìn)行再次研磨,獲得混合熔鹽顆粒,然后干燥密封此固體,即獲得了寬溫域高性能傳蓄熱儲(chǔ)能混合熔鹽。
    [0035]根據(jù)本專利技術(shù)的多元寬溫域高性能傳蓄熱儲(chǔ)能混合熔鹽的制備方法,優(yōu)選的是,步驟S1所述干燥箱為真空干燥箱。
    [0036]根據(jù)本專利技術(shù)的多元寬溫域高性能傳蓄熱儲(chǔ)能混合熔鹽的制備方法,優(yōu)選的是,步驟S3加熱時(shí)的升溫速率為8
    ?
    12℃/min。
    [0037]根據(jù)本專利技術(shù)的多元寬溫域高性能傳蓄熱儲(chǔ)能混合熔鹽的制備方法,優(yōu)選的是,步驟S5加熱時(shí)的升溫速率為8
    ?
    12℃/min。
    [0038]根據(jù)本專利技術(shù)的多元寬溫域高性能傳蓄熱儲(chǔ)能混合熔鹽的制備方法,優(yōu)選的是,步
    驟S3和步驟S5所述加熱裝置為馬弗爐。
    [0039]優(yōu)選的是,步驟S1所述的細(xì)顆粒為50~200目;步驟S2所述的細(xì)顆粒為50~200目;步驟S6所述的細(xì)顆粒為50~200目。更優(yōu)選的是,上述細(xì)顆粒的目數(shù)為50
    ?
    150目。
    [0040]本專利技術(shù)將多種熔鹽混合起來形成共晶混合熔鹽后能夠顯著降低混合熔鹽的熔點(diǎn);在硝酸熔鹽體系中加入氯鹽,在不提升熔點(diǎn)的前提下大幅度提高了其熱穩(wěn)定性;在熔鹽中加入納米粒子,由于熔鹽分本文檔來自技高網(wǎng)
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    【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

    【技術(shù)特征摘要】
    1.一種多元寬溫域高性能傳蓄熱儲(chǔ)能混合熔鹽,其特征在于:包括如下成分:硝酸鉀:10
    ?
    50wt%硝酸鈉:10
    ?
    50wt%硝酸鈣:1
    ?
    30wt%氯化鈉:1
    ?
    15wt%氯化鉀:1
    ?
    15wt%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多元寬溫域高性能傳蓄熱儲(chǔ)能混合熔鹽,其特征在于:還包括如下按質(zhì)量百分比計(jì)的成分:納米粒子:0.01
    ?
    5wt%。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多元寬溫域高性能傳蓄熱儲(chǔ)能混合熔鹽,其特征在于:所述多元寬溫域高性能傳蓄熱儲(chǔ)能混合熔鹽包括如下成分:硝酸鉀:15
    ?
    50wt%硝酸鈉:15
    ?
    50wt%硝酸鈣:3
    ?
    30wt%氯化鈉:3
    ?
    15wt%氯化鉀:3
    ?
    15wt%納米粒子:0.01
    ?
    4wt%。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多元寬溫域高性能傳蓄熱儲(chǔ)能混合熔鹽,其特征在于:所述多元寬溫域高性能傳蓄熱儲(chǔ)能混合熔鹽包括如下成分:硝酸鉀:18
    ?
    48wt%硝酸鈉:18
    ?
    48wt%硝酸鈣:5
    ?
    30wt%氯化鈉:5
    ?
    15wt%氯化鉀:5
    ?
    15wt%納米粒子:0.01
    ?
    3wt%。5.權(quán)利要求1所述多元寬溫域高性能傳蓄熱儲(chǔ)能混合熔鹽的制備方法,其特征在于:主要包括以下步驟:步驟S1,將Ca(NO3)2·
    4H2O放入加熱裝置中于100
    ?
    120℃烘干6
    ?
    10小時(shí),然后研磨成細(xì)顆粒,再放入加熱裝置中于160
    ?
    200℃烘干10
    ?
    14小時(shí),...

    【專利技術(shù)屬性】
    技術(shù)研發(fā)人員:孫澤劉家偉羅宇欣路貴民于建國
    申請(qǐng)(專利權(quán))人:華東理工大學(xué)
    類型:發(fā)明
    國別省市:

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