CN102277139B - 显热-潜热复合中温储热材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及显热-潜热复合中温储热材料，该材料包括由外向内分布的碳钢板、混凝土层和中温相变的熔融盐块，其重量比为1:（3~10）:（1~3）；为防止熔融盐渗漏,在其表面包裹石墨纸；按重量计，混凝土层由以玄武岩骨料10~50％，钢渣骨料10~50％，铝酸盐水泥5~10％，矿渣粉5~20％，硅微粉2~10％，碳纤维5~20%组成。储热材料的制备方法是：先将碳钢板制备成预先设计的形状作为容器，然后浇注混凝土，烘烤成型后再将表面包裹石墨纸的熔融盐经压块后放置其中，最后用碳钢封装即可；储热材料由外向内依次是碳钢板、混凝土层、石墨纸和熔融盐块。本发明提高了蓄热、放热效率，同时解决了熔融盐的高腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及材料，特别是涉及一种显热-潜热复合中温储热材料及制备方法。
背景技术
太阳能热利用是大规模开发利用太阳能的重要途径，但是太阳辐射一个明显的特点是受昼夜、季节等规律性变化的影响，以及阴晴云雨等随机因素的制约。为保证热利用的连续稳定进行，提高热利用效率，太阳能热利用系统中都会配备蓄热系统。蓄热材料的性能是决定太阳能热利用效率的最主要因素之一。
目前太阳能热利用中的蓄热材料主要有有水、岩石、导热油、耐高温混凝土、金属钠和无机盐等。水作为储热材料蓄能密度不大，而且高温下蒸汽压力也很高；砂石-油系统结构复杂，效率低；耐高温混凝土作为蓄热材料，对其内部换热管要求高，占整个蓄热系统成本的45%～55%；导热油在高温时的蒸汽压力非常大（400℃时大于1MＰa），使用其作为蓄热材料需要特殊的压力阀等设备，同样存在很大困难，又容易引发火灾，而且容易老化，价格昂贵。无机盐一般具有较大的相变潜热，是目前应用于太阳能热发电中蓄热能力可以与合金相媲美的蓄热材料。但无机盐具有较强的腐蚀性，对盛装的容器提出极为苛刻的要求。
文献1（Kakiuchi; Hiroyuki; Oka; Masahiro,US patent. No. 5567346）报道了日本学者的美国专利，其中以硫酸钠、氯化铵、溴化钠以及硫酸铵为主要原料组成的蓄热材料。
文献2（Ross; Randy, US patent. No. 5685151）的专利则报道了用于太阳能蓄热材料，主要的成分是氯化钠,使用的存储盐的容器是特种不锈钢材料，价格极为昂贵。
文献3（JP2009-1794）报道了德国发明者的日本专利，报道了相变温度范围在80～160℃的一类聚烯烃蜡材料，相变温度较低。
文献4（ZL200610019479.9）和文献5（ZL200610019478.4）分别介绍了一种中温和高温蓄热材料的制备方法，它们共同的特点是使用无机非金属材料的显热蓄热，虽然所使用的材料价格较低廉，但是显热蓄热材料在热量释放过程中温度变化不平稳，并且它们的比热容很低，要蓄存较多的热量就必须加热到很高的温度，而且体积庞大，从而对系统的保温性和安全性提出了更高的要求。
以上文献中报道的蓄热材料，要么是成本太高，要么存在使用的温度较低而使其使用受到极大的限制，而作为太阳能热利用的蓄热材料，必须有高的能量密度；蓄热材料与热交换液体应有良好的热传导；蓄热材料应有良好稳定性；蓄热材料与热交换器及热交换液体之间有良好的化学相容性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对目前单一蓄热材料存在的问题，提供一种显热-潜热复合中温储热材料，并且提供能够低成本地生产出该材料的制备方法。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：
本发明提供的显热-潜热复合中温储热材料，其包括由外向内分布的碳钢板、混凝土层、石墨纸和熔融盐块，其重量比为1:（3~10）:（1~3）。所述混凝土层由以玄武岩、钢渣或铜渣为骨料，添加硅微粉、矿渣粉、铝酸盐水泥和碳纤维为原料制成，各组成的重量百分比为：玄武岩骨料10~50％，钢渣骨料10~50％，铝酸盐水泥5~10％，矿渣粉5~20％，硅微粉2~10％，碳纤维5~20%。
所述熔融盐块可以由以下原料制成，各原料重量百分比为：NaNO3 10~80%，KNO3 10~80%，膨胀石墨粉5~20% ，其中NaNO3和KNO3均采用≥99%的质量含量的工业原料。
所述混凝土层可以由以下方法制成：按混凝土组成配比称量，经干混均匀后，然后按称量的原料的总质量的5～8％加水，再混合均匀置于钢模模具中，24小时后脱模，在100～120℃温度下烘烤24小时即可。
本发明提供的上述显热-潜热复合储热材料，其制备方法是：按配比称取碳钢、混凝土及熔融盐，先将碳钢制备成预先设计的形状作为容器，然后将混凝土按照一定的配比和方法浇注,烘烤成型后，熔融盐按一定配比混合均匀后,压制成块,将其表面包裹石墨纸放置于混凝土中，最后用碳钢封装，即得到所述显热-潜热复合中温储热材料。储热材料由外向内依次是碳钢板、混凝土层、石墨纸和熔融盐块。
所述碳钢板厚度可以为1～3 mm，混凝土层厚度可以为10～50mm，熔融盐块的厚度可以为100～200mm。
本发明与现有技术相比具有以下的主要的优点：
1.克服单一储热材料的不足，充分发挥复合材料的优势，采用耐腐蚀性能高的混凝土解决熔融盐的腐蚀性能，同时，利用熔融盐的潜热可提高蓄热材料的蓄热能力。
2.将中温相变熔融盐经压块后置于容器中，封装后即得到显热-潜热复合中温蓄热材料。该方法制备工艺简单，蓄热材料中包括蓄热、放热效率等在内的综合性能得到大幅度提高，同时解决了熔融盐的高腐蚀性能。
采用上述结构，其结构简单，较单一储热方式其综合可降低40%，即使传热介质为高温高压的流体时，仍能确保储热系统的安全可靠性。
3.由于可以承受高温高压的传热介质，因此，本发明的蓄热装置内热交换过程充分、可逆，换热效率较管道换热方式可以提高50%以上。
4.提供的蓄热材料可用于太阳能热利用蓄热系统，工作温度范围在20～400℃之间。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1.碳钢板； 2.混凝土层； 3.石墨纸； 4.熔融盐块。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但并不局限于下面所述内容。
本发明提供的显热-潜热复合中温储热材料，其结构如图1所示，它包括碳钢板1，混凝土层2、石墨纸3和熔融盐块4，由外向内分布，其中：碳钢板1包裹在混凝土层2的外部。熔融盐块4表面包裹石墨纸后放置在混凝土层2中,石墨纸主要作用是防止熔融盐的渗漏。
所述混凝土层2和熔融盐块4的制备可以由以下实施例实现。
实施例1
混凝土层2以玄武岩为骨料，添加硅微粉、矿渣粉、铝酸盐水泥和碳纤维为原料，将这些原料经干混均匀后，加5％的水，再混合均匀，然后置于模具中，24小时后脱模，在20～25℃下养护72小时，最后在100～120℃温度下烘烤24小时，即得到碳钢板1包裹混凝土容器。混凝土层2原料组成的重量比为：玄武岩骨料40％，钢渣骨料30％，铝酸盐水泥10％，矿渣粉13％，硅微粉5％，碳纤维2%。混凝土技术参数为：密度2.8 g/cm3，热导率1.75 W/(mK)，比热容 1 J/g℃，耐火度1000℃。碳钢板厚度为1 mm，为防止熔融盐渗出，在熔融盐块表面包裹石墨纸3，其厚度为1.5mm，混凝土层厚度为20 mm。
熔融盐块4由工业NaNO3、工业KaNO3和膨胀石墨粉经混料、压块后制备而成，各原料所占质量百分数为：高纯度工业NaNO3 40%、工业KaNO3 40%、膨胀石墨 20%；所述的工业NaNO3的质量纯度≥99.00%，工业KaNO3≥99.00%；经差热扫描量热仪(DSC)测量，储热材料单位质量潜热为104J/g，相变温度为210～220℃。蓄热材料密度为1.75 g/m3，热导率为7W/(mK)。熔融盐压块尺寸为400×400×160 mm。
包裹石墨纸3的熔融盐块4置于混凝土容器中，封装后即得到显热-潜热复合中温储热材料。该蓄热材料外观尺寸为442×442×202 mm，使用温度范围不高于300℃。该材料的包括蓄热、放热效率等在内的综合性能得到大幅度提高，同时解决了熔融盐高腐蚀性能对容器提出的苛刻要求。该蓄热材料经280℃，1000次的循环试验后，未发现有明显的损坏，表明其具有良好的长期使用性能。
实施例2
混凝土层2以玄武岩为骨料，添加硅微粉、矿渣粉、铝酸盐水泥和碳纤维为原料，将这些原料经干混均匀后，加5％的水，再混合均匀，然后置于模具中，24小时后脱模芯，在20～25℃下养护72小时，最后在 100～120℃温度下烘烤24小时，即得到碳钢板1包裹混凝土容器；混凝土层原料组成的重量比为：玄武岩骨料40％，钢渣骨料35％，铝酸盐水泥5％，矿渣粉12％，硅微粉3％，碳纤维5%。混凝土技术参数为：密度2.65 g/cm3，热导率1.65 W/(mK)，比热容 0.95 J/g℃，耐火度1000℃。碳钢板厚度为1 mm，为防止熔融盐渗出，在熔融盐块表面包裹石墨纸3,其厚度为1.5mm，混凝土层厚度为20 mm。
熔融盐块4由工业NaNO3、工业KaNO3和膨胀石墨粉经混料、压块后制备而成，各原料所占质量百分数为：高纯度工业NaNO3 45%、工业KaNO3 45%、膨胀石墨 10%；所述的工业NaNO3的质量纯度≥99.00%，工业KaNO3≥99.00%；经差热扫描量热仪(DSC)测量，储热材料单位质量潜热为128J/g，相变温度为220～230℃。蓄热材料密度为1.85 g/m3，热导率为6.5W/(mK)。熔融盐压块尺寸为400×400×160 mm。
包裹石墨纸3的熔融盐块4置于混凝土容器中，封装后即得到显热-潜热复合中温储热材料（储热单元）。该单元外观尺寸为442×442×202 mm，使用温度范围不高于300℃。该材料的包括蓄热、放热效率等在内的综合性能得到大幅度提高，同时解决了熔融盐高腐蚀性能对容器提出的苛刻要求。该蓄热材料经280℃,1000次的循环试验后，未发现有明显的损坏，表明其具有良好的长期使用性能。
实施例3
混凝土层2以玄武岩为骨料，添加硅微粉、矿渣粉、铝酸盐水泥和碳纤维为原料，将这些原料经干混均匀后，加6％的水，再混合均匀，然后置于模具中，24小时后脱模芯，在20～25℃下养护72小时，最后在 100～120℃温度下烘烤24小时，即得到碳钢板1包裹混凝土容器；混凝土层原料组成的重量比为：玄武岩骨料35％，钢渣骨料40％，铝酸盐水泥7％，矿渣粉10％，硅微粉4％，碳纤维4%。混凝土技术参数为：密度2.65 g/cm3，热导率1.85 W/(mK)，比热容 1.05 J/g℃，耐火度1000℃。碳钢板厚度为1 mm，为防止熔融盐渗出，在熔融盐块表面包裹石墨纸3,其厚度为1.5mm，混凝土层厚度为20 mm。
熔融盐块4由工业NaNO3、工业KaNO3和膨胀石墨粉经混料、压块后制备而成，各原料所占质量百分数为：高纯度工业NaNO3 45%、工业KaNO3 40%、膨胀石墨 15%；所述的工业NaNO3的质量纯度≥99.00%，工业KaNO3≥99.00%；经差热扫描量热仪(DSC)测量，蓄热材料单位质量潜热为112J/g，相变温度为210～220℃。蓄热材料密度为1.75 g/m3，热导率为7.5W/(mK)。熔融盐压块尺寸为400×400×160 mm。
包裹石墨纸3的熔融盐块4置于混凝土容器中，封装后即得到显热-潜热复合中温储热材料（储热单元）。该单元外观尺寸为442×442×202 mm，使用温度范围不高于300℃。该材料的包括蓄热、放热效率等在内的综合性能得到大幅度提高，同时解决了熔融盐高腐蚀性能对容器提出的苛刻要求。该蓄热材料经280℃，1000次的循环试验后，未发现有明显的损坏，表明其具有良好的长期使用性能。
实施例4
混凝土层2以玄武岩为骨料，添加硅微粉、矿渣粉、铝酸盐水泥和碳纤维为原料，将这些原料经干混均匀后，加6％的水，再混合均匀，然后置于模具中，24小时后脱模，在20～25℃下养护72小时，最后在 100～120℃温度下烘烤24小时，即得到碳钢板1包裹混凝土容器；混凝土层原料组成的重量比为：玄武岩骨料35％，钢渣骨料30％，铝酸盐水泥8％，矿渣粉14％，硅微粉5％，碳纤维8%。混凝土技术参数为：密度2.65 g/cm3，热导率1.68 W/mK，比热容 0.96 J/g℃，耐火度1000℃。碳钢板厚度为2mm，为防止熔融盐渗出，在熔融盐块表面包裹石墨纸3,其厚度为1.5mm，混凝土层厚度为25mm。
熔融盐块由工业NaNO3、工业KaNO3和膨胀石墨粉经混料、压块后制备而成，各原料所占质量百分数为：高纯度工业NaNO3 50%、工业KaNO3 40%、膨胀石墨 10%；所述的工业NaNO3的质量纯度≥99.00%，工业KaNO3≥99.00%；经差热扫描量热仪(DSC)测量，储热材料单位质量潜热为125J/g，相变温度为205～220℃。蓄热材料密度为1.73 g/m3，热导率为6.2W/(mK)。熔融盐压块尺寸为500×500×160 mm。
包裹石墨纸3的熔融盐块4置于混凝土容器中，封装后即得到显热-潜热复合中温储热材料（储热单元）。该单元外观尺寸为532×532×192 mm，使用温度范围不高于300℃。该材料的包括储热、放热效率等在内的综合性能得到大幅度提高，同时解决了熔融盐的高腐蚀性能。同时解决了熔融盐高腐蚀性能对容器提出的苛刻要求。该蓄热材料经280℃,1000次的循环试验后，未发现有明显的损坏，表明其具有良好的长期使用性能。
实施例5
混凝土层2以玄武岩为骨料，添加硅微粉、矿渣粉、铝酸盐水泥和碳纤维为原料，将这些原料经干混均匀后，加6.5％的水，再混合均匀，然后置于模具中，24小时后脱模芯，在20～25℃下养护72小时，最后在 100～120℃温度下烘烤24小时，即得到碳钢板1包裹混凝土容器；混凝土层原料组成的重量比为：玄武岩骨料42％，钢渣骨料28％，铝酸盐水泥9％，矿渣粉11％，硅微粉4％，碳纤维6%。混凝土技术参数为：密度2.82 g/cm3，热导率1.78 W/(mK)，比热容 1.05 J/g℃，耐火度1000℃。碳钢板厚度为1.5 mm，为防止熔融盐渗出，在熔融盐块表面包裹石墨纸3,其厚度为1.5mm，混凝土层厚度为30 mm。
熔融盐块由工业NaNO3、工业KaNO3和膨胀石墨粉经混料、压块后制备而成，各原料所占质量百分数为：高纯度工业NaNO3 60%、工业KaNO3 20%、膨胀石墨20%；所述的工业NaNO3的质量纯度≥99.00%，工业KaNO3≥99.00%；经差热扫描量热仪(DSC)测量，蓄热材料单位质量潜热为102J/g，相变温度为215～230℃。蓄热材料密度为1.75 g/m3，热导率为7.2W/(mK)。熔融盐压块尺寸为500×500×160 mm。
包裹石墨纸3的熔融盐块4置于混凝土容器中，封装后即得到显热-潜热复合中温储热材料（储热单元）。该单元外观尺寸为532×532×192 mm，使用温度范围不高于300℃。该材料的包括储热、放热效率等在内的综合性能得到大幅度提高，同时解决了熔融盐的高腐蚀性能。同时解决了熔融盐高腐蚀性能对容器提出的苛刻要求。该蓄热材料经280℃,1000次的循环试验后，未发现有明显的损坏，表明其具有良好的长期使用性能。
实施例6
混凝土层2以玄武岩为骨料，添加硅微粉、矿渣粉、铝酸盐水泥和碳纤维为原料，将这些原料经干混均匀后，加7％的水，再混合均匀，然后置于模具中，24小时后脱模芯，在20～25℃下养护72小时，最后在 100～120℃温度下烘烤24小时，即得到碳钢板1包裹混凝土容器；混凝土层原料组成的重量比为：玄武岩骨料48％，钢渣骨料22％，铝酸盐水泥10％，矿渣粉12％，硅微粉2％，碳纤维6%。混凝土技术参数为：密度2.6 g/cm3，热导率1.65 W/mK，比热容 0.92 J/g℃，耐火度1000℃。碳钢板厚度为2 mm，为防止熔融盐渗出，在熔融盐块表面包裹石墨纸3,其厚度为1.5mm，混凝土层厚度为40 mm。
熔融盐块2由工业NaNO3、工业KaNO3和膨胀石墨粉经混料、压块后制备而成，各原料所占质量百分数为：高纯度工业NaNO355%、工业KaNO330%、膨胀石墨 15%；所述的工业NaNO3的质量纯度≥99.00%，工业KaNO3≥99.00%；经差热扫描量热仪(DSC)测量，储热材料单位质量潜热为102J/g，相变温度为220～235℃。蓄热材料密度为1.75 g/m3，热导率为7.2W/(mK)。熔融盐压块尺寸为500×500×150 mm。
包裹石墨纸3的熔融盐块4置于混凝土容器中，封装后即得到显热-潜热复合中温储热材料（储热单元）。该单元外观尺寸为552×552×212 mm，使用温度范围不高于300℃。该材料的包括储热、放热效率等在内的综合性能得到大幅度提高，同时解决了熔融盐的高腐蚀性能。同时解决了熔融盐高腐蚀性能对容器提出的苛刻要求。该蓄热材料经280℃,1000次的循环试验后，未发现有明显的损坏，表明其具有良好的长期使用性能。
实施例7
混凝土层2以玄武岩为骨料，添加硅微粉、矿渣粉、铝酸盐水泥和碳纤维为原料，将这些原料经干混均匀后，加8％的水，再混合均匀，然后置于模具中，24小时后脱模芯，在20～25℃下养护72小时，最后在 100～120℃温度下烘烤24小时，即得到碳钢板1包裹混凝土容器；混凝土层原料组成的重量比为：玄武岩骨料30％，钢渣骨料40％，铝酸盐水泥10％，矿渣粉10％，硅微粉5％，碳纤维5%。混凝土技术参数为：密度2.85g/cm3，热导率1.82 W/(mK)，比热容 1.06 J/g℃，耐火度1000℃。碳钢板厚度为2 mm，为防止熔融盐渗出，在熔融盐块表面包裹石墨纸3,其厚度为1.5mm，混凝土层厚度为30 mm。
熔融盐层4由工业NaNO3、工业KaNO3和膨胀石墨粉经混料、压块后制备而成，各原料所占质量百分数为：高纯度工业NaNO3 70%、工业KaNO3 20%、膨胀石墨 10%；所述的工业NaNO3的质量纯度≥99.00%，工业KaNO3≥99.00%；经差热扫描量热仪(DSC)测量，储热材料单位质量潜热为118J/g，相变温度为215～225℃。蓄热材料密度为1.75 g/m3，热导率为6.3W/(mK)。熔融盐压块尺寸为500×500×100 mm。
包裹石墨纸3的熔融盐块4置于混凝土容器中，封装后即得到显热-潜热复合中温储热材料（储热单元）。该单元外观尺寸为562×562×162 mm，使用温度范围不高于300℃。该材料的包括储热、放热效率等在内的综合性能得到大幅度提高，同时解决了熔融盐的高腐蚀性能。同时解决了熔融盐高腐蚀性能对容器提出的苛刻要求。该蓄热材料经280℃,1000次的循环试验后，未发现有明显的损坏，表明其具有良好的长期使用性能。
实施例8
混凝土层2以玄武岩为骨料，添加硅微粉、矿渣粉、铝酸盐水泥和碳纤维为原料，将这些原料经干混均匀后，加5％的水，再混合均匀，然后置于模具中，24小时后脱模芯，在20～25℃下养护72小时，最后在 100～120℃温度下烘烤24小时，即得到碳钢板1包裹混凝土容器；混凝土层原料组成的重量比为：玄武岩骨料25％，钢渣骨料45％，铝酸盐水泥8％，矿渣粉6％，硅微粉4％，碳纤维12%。混凝土技术参数为：密度2.55 g/cm3，热导率1.55 W/mK，比热容 0.92 J/g℃，耐火度1000℃。碳钢板厚度为1.5 mm，为防止熔融盐渗出，在熔融盐块表面包裹石墨纸3,其厚度为1.5mm，混凝土层厚度为20 mm。
熔融盐块4由工业NaNO3、工业KaNO3和膨胀石墨粉经混料、压块后制备而成，各原料所占质量百分数为：高纯度工业NaNO365%、工业KaNO3 20%、膨胀石墨 15%；所述的工业NaNO3的质量纯度≥99.00%，工业KaNO3≥99.00%；经差热扫描量热仪(DSC)测量，储热材料单位质量潜热为112J/g，相变温度为215～235℃。蓄热材料密度为1.72 g/m3，热导率为7.6W/(mK)。熔融盐压块尺寸为500×500×160 mm。
包裹石墨纸3的熔融盐块4置于混凝土容器中，封装后即得到显热-潜热复合中温储热材料（储热单元）。该单元外观尺寸为532×532×192 mm，使用温度范围不高于300℃。该材料的包括储热、放热效率等在内的综合性能得到大幅度提高，同时解决了熔融盐的高腐蚀性能。同时解决了熔融盐高腐蚀性能对容器提出的苛刻要求。该蓄热材料经280℃,1000次的循环试验后，未发现有明显的损坏，表明其具有良好的长期使用性能。
实施例9
混凝土层2以玄武岩为骨料，添加硅微粉、矿渣粉、铝酸盐水泥和碳纤维为原料，将这些原料经干混均匀后，加5％的水，再混合均匀，然后置于模具中，24小时后脱模芯，在20～25℃下养护72小时，最后在 100～120℃温度下烘烤24小时，即得到碳钢板1包裹混凝土容器；混凝土层原料组成的重量比为：玄武岩骨料10％，钢渣骨料50％，铝酸盐水泥8％，矿渣粉20％，硅微粉2％，碳纤维10%。混凝土技术参数为：密度2.55 g/cm3，热导率1.55 W/(mK)，比热容 0.92 J/g℃，耐火度1000℃。碳钢板厚度为1.5 mm，为防止熔融盐渗出，在熔融盐块表面包裹石墨纸3,其厚度为1.5mm，混凝土层厚度为20 mm。
熔融盐块4由工业NaNO3、工业KaNO3和膨胀石墨粉经混料、压块后制备而成，各原料所占质量百分数为：高纯度工业NaNO365%、工业KaNO3 20%、膨胀石墨 15%；所述的工业NaNO3的质量纯度≥99.00%，工业KaNO3≥99.00%；经差热扫描量热仪(DSC)测量，储热材料单位质量潜热为112J/g，相变温度为215～235℃。蓄热材料密度为1.72 g/m3，热导率为7.6W/(mK)。熔融盐压块尺寸为500×500×160 mm。
包裹石墨纸3的熔融盐块4置于混凝土容器中，封装后即得到显热-潜热复合中温储热材料（储热单元）。该单元外观尺寸为532×532×192 mm，使用温度范围不高于300℃。该材料的包括储热、放热效率等在内的综合性能得到大幅度提高，同时解决了熔融盐的高腐蚀性能。同时解决了熔融盐高腐蚀性能对容器提出的苛刻要求。该蓄热材料经280℃,1000次的循环试验后，未发现有明显的损坏，表明其具有良好的长期使用性能。
实施例10
混凝土层2以玄武岩为骨料，添加硅微粉、矿渣粉、铝酸盐水泥和碳纤维为原料，将这些原料经干混均匀后，加5％的水，再混合均匀，然后置于模具中，24小时后脱模芯，在20～25℃下养护72小时，最后在 100～120℃温度下烘烤24小时，即得到碳钢板1包裹混凝土容器；混凝土层原料组成的重量比为：玄武岩骨料50％，钢渣骨料10％，铝酸盐水泥8％，矿渣粉20％，硅微粉2％，碳纤维10%。混凝土技术参数为：密度2.55 g/cm3，热导率1.55 W/mK，比热容 0.92 J/g℃，耐火度1000℃。碳钢板厚度为1 mm，为防止熔融盐渗出，在熔融盐块表面包裹石墨纸3,其厚度为1.5mm，混凝土层厚度为20 mm。
熔融盐块4由工业NaNO3、工业KaNO3和膨胀石墨粉经混料、压块后制备而成，各原料所占质量百分数为：高纯度工业NaNO365%、工业KaNO3 20%、膨胀石墨 15%；所述的工业NaNO3的质量纯度≥99.00%，工业KaNO3≥99.00%；经差热扫描量热仪(DSC)测量，储热材料单位质量潜热为112J/g，相变温度为215～235℃。蓄热材料密度为1.72 g/m3，热导率为7.6W/mK。熔融盐压块尺寸为500×500×160 mm。
包裹石墨纸3的熔融盐块4置于混凝土容器中，封装后即得到显热-潜热复合中温储热材料（储热单元）。该单元外观尺寸为532×532×192 mm，使用温度范围不高于300℃。该材料的包括储热、放热效率等在内的综合性能得到大幅度提高，同时解决了熔融盐的高腐蚀性能。同时解决了熔融盐高腐蚀性能对容器提出的苛刻要求。该蓄热材料经280℃,1000次的循环试验后，未发现有明显的损坏，表明其具有良好的长期使用性能。
实施例11
混凝土层2以玄武岩为骨料，添加硅微粉、矿渣粉、铝酸盐水泥和碳纤维为原料，将这些原料经干混均匀后，加5％的水，再混合均匀，然后置于模具中，24小时后脱模芯，在20～25℃下养护72小时，最后在 100～120℃温度下烘烤24小时，即得到碳钢板1包裹混凝土容器；混凝土层原料组成的重量比为：玄武岩骨料47％，钢渣骨料10％，铝酸盐水泥8％，矿渣粉5％，硅微粉10％，碳纤维20%。混凝土技术参数为：密度2.55 g/cm3，热导率1.55 W/mK，比热容 0.92 J/g℃，耐火度1000℃。碳钢板厚度为1 mm，为防止熔融盐渗出，在熔融盐块表面包裹石墨纸3,其厚度为1.5mm，混凝土层厚度为20 mm。
熔融盐块由工业NaNO3、工业KaNO3和膨胀石墨粉经混料、压块后制备而成，各原料所占质量百分数为：高纯度工业NaNO365%、工业KaNO3 20%、膨胀石墨 15%；所述的工业NaNO3的质量纯度≥99.00%，工业KaNO3≥99.00%；经差热扫描量热仪(DSC)测量，储热材料单位质量潜热为112J/g，相变温度为215～235℃。蓄热材料密度为1.72 g/m3，热导率为7.6W/mK。熔融盐压块尺寸为500×500×160 mm。
包裹石墨纸3的熔融盐块4置于混凝土容器中，封装后即得到显热-潜热复合中温储热材料（储热单元）。该单元外观尺寸为532×532×192 mm，使用温度范围不高于300℃。该材料的包括储热、放热效率等在内的综合性能得到大幅度提高，同时解决了熔融盐的高腐蚀性能。同时解决了熔融盐高腐蚀性能对容器提出的苛刻要求。该蓄热材料经280℃,1000次的循环试验后，未发现有明显的损坏，表明其具有良好的长期使用性能。
Claims (4)
1.一种显热-潜热复合中温储热材料，其特征在于所述储热材料包括由外向内分布的碳钢板、混凝土层和中温相变的熔融盐块，其重量比为1:（3~10）:（1~3）；熔融盐块表面包裹石墨纸以防止其渗漏；所述混凝土层由以玄武岩、钢渣为骨料，添加硅微粉、矿渣粉、铝酸盐水泥和碳纤维为原料制成，各组成的重量百分比为：玄武岩骨料10~50％，钢渣骨料10~50％，铝酸盐水泥5~10％，矿渣粉5~20％，硅微粉2~10％，碳纤维5~20%。
2.根据权利要求1所述的显热-潜热复合中温储热材料，其特征在于所述熔融盐块由以下原料制成，各原料重量百分比为：NaNO3 10~80%，KNO3 10~80%，膨胀石墨粉5~20% ，其中NaNO3和KNO3均采用≥99%的质量含量的工业原料。
3.根据权利要求1所述的显热-潜热复合中温储热材料，其特征在于所述混凝土层由以下方法制成：按混凝土层组成配比称量，经干混均匀后，然后按称量的原料的总质量的5～8％加水，再混合均匀置于钢模模具中，24小时后脱模，在100～120℃温度下烘烤24小时即可。
4.权利要求1至3中任一权利要求所述显热-潜热复合中温储热材料的制备方法，其特征在于：按配比称取碳钢、混凝土及熔融盐，先将碳钢制备成预先设计的形状作为容器,然后将混凝土按照一定的配比和方法浇注，烘烤成型，熔融盐按一定配比混合均匀后,压制成块,将其表面包裹石墨纸放置于混凝土中，最后用碳钢封装，即得到所述显热-潜热复合中温储热材料；储热材料由外向内依次是碳钢板、混凝土层、石墨纸和熔融盐块。
5. 根据权利要求4所述的显热-潜热复合中温储热材料的制备方法，其特征在于碳钢板厚度为1～3 mm，混凝土层厚度为10～50mm，熔融盐块的厚度为100～200mm。
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