CN107312502A - 一种三元硝酸熔盐储热材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种工艺简单、能耗低、成本低的，具有低熔点、高热稳定性的硝酸盐体系熔盐储热材料及其制备方法，所述的硝酸盐体系熔盐储热材料包括20‑60wt％NaNO3，20‑60wt％KNO3，10‑40wt％MgNO3。利用该方法制备获得的储热材料，能够在保证较高的分解温度前提下具有较低的熔点和低腐蚀性，并且具有非常优异的热稳定性，可以作为热发电系统的蓄热/传热介质应用于太阳能热发电领域。
Description
技术领域
本发明属于节能材料制备领域，具体涉及一种低熔点的三元硝酸熔盐储热材料及其制备方法。
背景技术
全球传统能源有限，预计石油可开采约41年、天然气67年、煤192年，新能源技术已成为保障我国经济社会可持续发展的战略性能源技术。其中太阳能热利用技术作为新兴的能源技术，是国家在“十二五”期间能源规划的重点发展方向，也是推进“节能提效”战略的主要技术领域。利用太阳热辐射能量，通过聚光加热工质，最终获得高温高压蒸汽推动汽轮发电机组发电，具有效率高、清洁、零碳排放等特点。但是由于受到太阳辐射变化的影响，相比传统燃煤发电，太阳能热发电的稳定性和连续性较差。而解决这一问题的最佳方法为通过储热介质将吸收的太阳能以热能的形式储存起来，最终实现不依赖太阳辐射变化的连续、稳定发电。
制备出可应用于太阳能热发电的高性能储热材料，是提高太阳能热发电效率、促进热发电产业发展的重要研究方向。此外，我国盐湖地区，特别是青海柴达木地区盐湖富含钾、钠、镁等盐类资源，如果以盐湖富产的钾盐、钠盐和镁盐为原材料，制备出具有优异性能的硝酸盐体系熔盐储热材料，应用于太阳能的蓄热发电，不仅将提升我国盐湖资源的利用价值、提高经济收益，而且可以带动和引领太阳能热发电产业的发展。
目前国内外一致认为硝酸盐熔盐储热材料是一种具有很强的应用潜力的储热介质，具有高比热、低腐蚀性、较高使用温度等特点。但是，硝酸盐熔盐储热材料在太阳能热发电的产业化应用难度较大，全球范围内的成功范例比较少，阻碍熔盐储热材料的产业化应用的主要原因在于：硝酸盐熔盐储热材料的凝固点(或熔点)温度较高，比如常见的Solar Salts体系(NaNO3/KNO3:60/40)的熔点为240℃。如果热发电系统部分管路由于镜场能量的不足或温度分布不均匀，容易导致熔盐体系凝固而形成“冻管”现象，而为了避免这一现象的发生，电站运行过程中一般需要添加温度补偿装置以确保管路温度高于熔盐体系的凝固点，所以会增加能耗、提高发电成本。除此之外，较高的熔点将导致熔盐储热材料的使用温度范围不够宽，不利于提升整个太阳能热发电系统的热效率。因此，在保证较高分解温度的前提下降低熔盐储热材料的熔点具有非常重要的意义，并且也有大量研究工作致力于该类储热材料的性能优化和新型储热材料的研发。
Alexander等[1]对KNO3-NaNO2-NaNO3三元硝酸熔盐进行了研究，其熔点降低为138℃，但是该类熔盐在454.4℃以下才具有较好的化学稳定性，所以不利于高温下的使用；Sandia研究中心[2]研发出了组成为44％Ca(NO3)2、12％NaNO3和44％KNO3的硝酸熔盐储热材料Hitec XL，发现材料熔点从二元体系的220℃降低到了120℃，但是与KNO3-NaNO2-NaNO3体系一样，该类材料的热稳定性不够优异，其在450～500℃下具有较好的热稳定性，如果温度高于500℃即会出现热分解现象；Fernández等[3]在KNO3-NaNO3-Ca(NO3)2体系的基础上混入一定量的LiNO3研制出了低熔点的四元硝酸盐体系，其熔点为132℃、分解温度为553℃。与Hitec XL体系相比，LiNO3的混入在一定程度上提升了分解温度，但是提升的幅度不大，并且LiNO3的混入会增加整个硝酸盐储热体系的成本，不利于大范围推广。因此，开发具有低熔点的熔盐储热材料，并且保证较优异的热稳定性和较低的材料成本是目前光热发电用熔盐储热材料开发的技术难点。
为了使得储热材料满足上述的性能，目前针对降低熔盐储热材料的熔点方面已有大量的研究工作。为了降低Solar Salts体系的熔点，公开号为CN 101050355A的发明专利公开了一种熔融盐传热蓄热介质及其制备方法，介绍的传热蓄热介质包括硝酸钾、硝酸钠、亚硝酸钠以及添加剂，其中添加剂主要由硝酸铯和氯化钾组成。该方法虽然可以制备出具有较低熔点和较好热稳定性的熔盐储热材料，但是添加剂中的硝酸铯成本较高，并且氯化钾的添加会增加储热介质对设备及管道材料的腐蚀，不利于该介质在光热发电系统中的实际应用。
公开号为CN 102533226A的发明专利公开了一种硝酸熔融盐传热蓄热介质及其制备方法与应用，该发明介绍的储热介质是在硝酸钠、硝酸钾混盐的基础上，添加了一定量的硝酸钙制备而成的，该介质熔点可低至120℃。公开号为CN 103074040 A的发明专利公开了一种低熔点混合熔盐传热蓄热介质，该介质由18-20wt％硝酸钙，50-55wt％硝酸钾，9-10wt％硝酸钠，18-20wt％硝酸锂组成，储热介质熔点为130℃左右。以上两种储热介质通过添加硝酸钙、硝酸锂等组分，达到了降低共融温度的目的，但是硝酸钙和硝酸锂的加入将会增加材料成本。我国盐湖资源含有丰富的镁资源，特别是在钾肥生产过程中副产大量的镁盐，从而镁盐具有非常突出的资源和成本优势，而目前并不存在硝酸镁在该领域应用的报道。
发明内容
为克服现有技术中的缺陷，提供一种保证具有高分解温度的同时降低Solar Salt体系的熔点的储热材料。
本发明所采用三元硝酸熔盐储热材料按质量含量包括：
20-60wt％NaNO3，20-60wt％KNO3，10-40wt％MgNO3。
更优选的，所述的三元硝酸熔盐储热材料由如下质量百分比组成：
36-54wt％NaNO3，24-36wt％KNO3，15-35wt％MgNO3。
本发明还提供了上述低熔点的三元硝酸熔盐储热材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)原材料NaNO3和KNO3磨细成50-200目的细颗粒后经干燥处理。
优选的，所述步骤(1)中NaNO3和KNO3研磨成50-200目的细颗粒，在温度为100-150℃下预热10-20h，之后在180-250℃下干燥12-36h。
在本发明的一个实施例内，将原材料NaNO3和KNO3研磨成50-200目的细颗粒，在温度为120℃的烘箱内预热12h，之后在200℃下干燥24h，完成后将脱水的NaNO3和KNO3细颗粒放入干燥器备用。
(2)将得到的NaNO3和KNO3细颗粒进行共混。
优选的，所述步骤(2)中述得到的NaNO3和KNO3细颗粒共混后在400-500℃条件下进行高温热处理。
更优选的，所述高温热处理步骤包括以5-20℃/min的加热速率加热到400-500℃之后，保温0.5-6h；保温结束后，降温至室温；之后再重复上述的加热过程2-5次。
在本发明的一个实施例中，将上述得到的NaNO3和KNO3细颗粒按一定比例进行共混，放入研钵或者其他粉粹及物理共混设备中，进行充分的粉碎、搅拌，利用机械作用使得两者达到一定程度的分散均匀。之后在坩埚等热处理器皿中，将得到初混料在400-500℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将盛有初混料的器皿置于可以控温的高温炉中进行加热，以5-20℃/min的加热速率加热到400-500℃之后，保温0.5-6h；保温结束后，降温至室温；之后再重复上述的加热过程2-5次；最后冷却至室温得到块状材料，将其粉碎磨细即获得二元硝酸盐基体。
(3)将得到的二元硝酸盐基体与一定比例的MgNO3·6H2O共混。
优选的，所述步骤(3)中述得到的NaNO3和KNO3细颗粒共混后在400-500℃条件下进行高温热处理。
优选的，所述高温热处理为以5-20℃/min的加热速率加热二元硝酸盐基体与MgNO3·6H2O的混合物到300-400℃，之后保温0.5-6h；保温结束后自然降温至室温，得到块状材料；将块状材料研磨之后，再重复上述的加热、保温和冷却过程2-5次。
在本发明的一个实施例中，将上述得到的二元硝酸盐基体与一定比例的MgNO3·6H2O共混，放入研钵或者其他粉粹及物理共混设备中，进行充分的粉碎、搅拌，利用机械作用使得两者达到一定程度的分散均匀。之后在坩埚等热处理器皿中，将得到的混合料在300-400℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将盛有混合料的器皿置于可以控温的高温炉中进行加热，首先以5-20℃/min的加热速率加热到300-400℃，之后保温0.5-6h；保温结束后自然降温至室温，得到块状材料；将块状材料充分研磨之后，再重复上述的加热、保温和冷却过程2-5次；最后将得到的块状材料进行粉碎研磨即获得了具有低熔点的三元硝酸熔盐储热材料。
本发明以传统的二元硝酸熔盐为基础，通过合理的处理方法混入第三组份-硝酸镁，使得熔盐储热材料能够在保证较高分解温度的前提下，获得较低的熔点。传统二元硝酸熔盐solar salt的熔点为240℃，分解温度为593℃(数据来源：“Developmentof molten salt heat transfer fluid with low melting point and high thermal stability”，Journalof Solar Energy Engineering,2011,133,031013)，其使用温度范围为593-240＝353℃；而本发明所制备的三元硝酸盐其熔点低于160℃，分解温度能够维持在550℃以上，使用温度范围为550-160＝390℃。相比传统二元硝酸熔盐solar salt，本申请制备的低熔点的三元硝酸熔盐储热材料其熔点降低了80℃，并且明显拓宽了使用温度范围(增加了40℃)，有利于提高光热发电系统的发电效率、降低运行成本。
本发明充分利用了我国盐湖中丰富的钾、钠、镁等矿产资源，能够以传统二元硝酸盐为基础，将盐湖丰产的、成本较低的硝酸镁做为添加剂，制备得到低熔点的硝酸熔盐储热材料，不需要添加其他组成和比较昂贵的添加剂，其制备工艺简单、可行，具有非常明显的成本优势。对于促进光热发电领域的迅速发展、降低光热发电成本具有非常重要的意义。
具体实施方式
如下为本发明的实施例，其仅用对本发明的解释而并非限制。
实施例1
(1)原材料处理
首先将原材料NaNO3和KNO3研磨成150目的细颗粒，再在温度为120℃的烘箱内预热12h，之后在200℃下干燥24h，完成后将脱水的NaNO3和KNO3细颗粒放入干燥器备用。
(2)二元硝酸盐基体的制备
将上述得到的20g NaNO3和40g KNO3，放入研钵中进行充分的粉碎和搅拌，之后在坩埚中，将得到初混料在450℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将盛有初混料的坩埚置于可以控温的高温炉中进行加热，以10℃/min的加热速率加热到450℃之后，保温1h；保温结束后，降温至室温；之后再重复上述的加热过程3次；最后冷却至室温得到块状材料，将其粉碎磨细即获得60g二元硝酸盐基体。
(3)三元硝酸熔盐储热材料的制备
将上述得到的60g二元硝酸盐基体与69.2g MgNO3·6H2O共混，放入研钵中进行充分的粉碎和搅拌，之后在坩埚等热处理器皿中，将得到的混合料在350℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将盛有混合料的器皿置于可以控温的高温炉中进行加热，首先以15℃/min的加热速率加热到350℃，之后保温5h；保温结束后自然降温至室温，得到块状材料；将块状材料充分研磨之后，再重复上述的加热、保温和冷却过程4次；最后将得到的块状材料进行粉碎研磨即获得了具有低熔点的三元硝酸熔盐储热材料。
实施例2
(1)原材料处理
首先将原材料NaNO3和KNO3研磨成200目的细颗粒，再在温度为120℃的烘箱内预热12h，之后在200℃下干燥24h，完成后将脱水的NaNO3和KNO3细颗粒放入干燥器备用。
(2)二元硝酸盐基体的制备
将上述得到的20g NaNO3和60g KNO3，放入研钵中进行充分的粉碎和搅拌，之后在坩埚中，将得到初混料在450℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将盛有初混料的坩埚置于可以控温的高温炉中进行加热，以15℃/min的加热速率加热到450℃之后，保温2h；保温结束后，降温至室温；之后再重复上述的加热过程4次；最后冷却至室温得到块状材料，将其粉碎磨细即获得80g二元硝酸盐基体。
(3)三元硝酸熔盐储热材料的制备
将上述得到的80g二元硝酸盐基体与34.6g MgNO3·6H2O共混，放入研钵中进行充分的粉碎和搅拌，之后在坩埚等热处理器皿中，将得到的混合料在300℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将盛有混合料的器皿置于可以控温的高温炉中进行加热，首先以10℃/min的加热速率加热到300℃，之后保温4h；保温结束后自然降温至室温，得到块状材料；将块状材料充分研磨之后，再重复上述的加热、保温和冷却过程3次；最后将得到的块状材料进行粉碎研磨即获得了具有低熔点的三元硝酸熔盐储热材料。
实施例3
(1)原材料处理
首先将原材料NaNO3和KNO3研磨成50目的细颗粒，再在温度为120℃的烘箱内预热12h，之后在200℃下干燥24h，完成后将脱水的NaNO3和KNO3细颗粒放入干燥器备用。
(2)二元硝酸盐基体的制备
将上述得到的40g NaNO3和20g KNO3，放入研钵中进行充分的粉碎和搅拌，之后在坩埚中，将得到初混料在400℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将盛有初混料的坩埚置于可以控温的高温炉中进行加热，以20℃/min的加热速率加热到400℃之后，保温3h；保温结束后，降温至室温；之后再重复上述的加热过程5次；最后冷却至室温得到块状材料，将其粉碎磨细即获得60g二元硝酸盐基体。
(3)三元硝酸熔盐储热材料的制备
将上述得到的60g二元硝酸盐基体与69.2g MgNO3·6H2O共混，放入研钵中进行充分的粉碎和搅拌，之后在坩埚等热处理器皿中，将得到的混合料在300℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将盛有混合料的器皿置于可以控温的高温炉中进行加热，首先以5℃/min的加热速率加热到300℃，之后保温3h；保温结束后自然降温至室温，得到块状材料；将块状材料充分研磨之后，再重复上述的加热、保温和冷却过程2次；最后将得到的块状材料进行粉碎研磨即获得了具有低熔点的三元硝酸熔盐储热材料。
实施例4
(1)原材料处理
首先将原材料NaNO3和KNO3研磨成100目的细颗粒，再在温度为120℃的烘箱内预热12h，之后在200℃下干燥24h，完成后将脱水的NaNO3和KNO3细颗粒放入干燥器备用。
(2)二元硝酸盐基体的制备
将上述得到的40g NaNO3和40g KNO3，放入研钵中进行充分的粉碎和搅拌，之后在坩埚中，将得到初混料在500℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将盛有初混料的坩埚置于可以控温的高温炉中进行加热，以5℃/min的加热速率加热到500℃之后，保温4h；保温结束后，降温至室温；之后再重复上述的加热过程2次；最后冷却至室温得到块状材料，将其粉碎磨细即获得80g二元硝酸盐基体。
(3)三元硝酸熔盐储热材料的制备
将上述得到的80g二元硝酸盐基体与34.6g MgNO3·6H2O共混，放入研钵中进行充分的粉碎和搅拌，之后在坩埚等热处理器皿中，将得到的混合料在350℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将盛有混合料的器皿置于可以控温的高温炉中进行加热，首先以20℃/min的加热速率加热到350℃，之后保温2h；保温结束后自然降温至室温，得到块状材料；将块状材料充分研磨之后，再重复上述的加热、保温和冷却过程5次；最后将得到的块状材料进行粉碎研磨即获得了具有低熔点的三元硝酸熔盐储热材料。
实施例5
(1)原材料处理
首先将原材料NaNO3和KNO3研磨成150目的细颗粒，再在温度为120℃的烘箱内预热12h，之后在200℃下干燥24h，完成后将脱水的NaNO3和KNO3细颗粒放入干燥器备用。
(2)二元硝酸盐基体的制备
将上述得到的60g NaNO3和20g KNO3，放入研钵中进行充分的粉碎和搅拌，之后在坩埚中，将得到初混料在500℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将盛有初混料的坩埚置于可以控温的高温炉中进行加热，以10℃/min的加热速率加热到500℃之后，保温5h；保温结束后，降温至室温；之后再重复上述的加热过程3次；最后冷却至室温得到块状材料，将其粉碎磨细即获得80g二元硝酸盐基体。
(3)三元硝酸熔盐储热材料的制备
将上述得到的80g二元硝酸盐基体与34.6g MgNO3·6H2O共混，放入研钵中进行充分的粉碎和搅拌，之后在坩埚等热处理器皿中，将得到的混合料在400℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将盛有混合料的器皿置于可以控温的高温炉中进行加热，首先以15℃/min的加热速率加热到400℃，之后保温1h；保温结束后自然降温至室温，得到块状材料；将块状材料充分研磨之后，再重复上述的加热、保温和冷却过程4次；最后将得到的块状材料进行粉碎研磨即获得了具有低熔点的三元硝酸熔盐储热材料。
实施例6
(1)原材料处理
首先将原材料NaNO3和KNO3研磨成200目的细颗粒，再在温度为120℃的烘箱内预热12h，之后在200℃下干燥24h，完成后将脱水的NaNO3和KNO3细颗粒放入干燥器备用。
(2)二元硝酸盐基体的制备
将上述得到的54g NaNO3和36g KNO3，放入研钵中进行充分的粉碎和搅拌，之后在坩埚中，将得到初混料在400℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将盛有初混料的坩埚置于可以控温的高温炉中进行加热，以15℃/min的加热速率加热到400℃之后，保温6h；保温结束后，降温至室温；之后再重复上述的加热过程4次；最后冷却至室温得到块状材料，将其粉碎磨细即获得90g二元硝酸盐基体。
(3)三元硝酸熔盐储热材料的制备
将上述得到的90g二元硝酸盐基体与17.3g MgNO3·6H2O共混，放入研钵中进行充分的粉碎和搅拌，之后在坩埚等热处理器皿中，将得到的混合料在400℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将盛有混合料的器皿置于可以控温的高温炉中进行加热，首先以10℃/min的加热速率加热到400℃，之后保温0.5h；保温结束后自然降温至室温，得到块状材料；将块状材料充分研磨之后，再重复上述的加热、保温和冷却过程3次；最后将得到的块状材料进行粉碎研磨即获得了具有低熔点的三元硝酸熔盐储热材料。
实施例7
(1)原材料处理
首先将原材料NaNO3和KNO3研磨成200目的细颗粒，再在温度为120℃的烘箱内预热12h，之后在200℃下干燥24h，完成后将脱水的NaNO3和KNO3细颗粒放入干燥器备用。
(2)二元硝酸盐基体的制备
将上述得到的48g NaNO3和32g KNO3，放入研钵中进行充分的粉碎和搅拌，之后在坩埚中，将得到初混料在500℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将盛有初混料的坩埚置于可以控温的高温炉中进行加热，以20℃/min的加热速率加热到500℃之后，保温5h；保温结束后，降温至室温；之后再重复上述的加热过程5次；最后冷却至室温得到块状材料，将其粉碎磨细即获得80g二元硝酸盐基体。
(3)三元硝酸熔盐储热材料的制备
将上述得到的80g二元硝酸盐基体与34.6g MgNO3·6H2O共混，放入研钵中进行充分的粉碎和搅拌，之后在坩埚等热处理器皿中，将得到的混合料在350℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将盛有混合料的器皿置于可以控温的高温炉中进行加热，首先以5℃/min的加热速率加热到350℃，之后保温2h；保温结束后自然降温至室温，得到块状材料；将块状材料充分研磨之后，再重复上述的加热、保温和冷却过程2次；最后将得到的块状材料进行粉碎研磨即获得了具有低熔点的三元硝酸熔盐储热材料。
实施例8
(4)原材料处理
首先将原材料NaNO3和KNO3研磨成50目的细颗粒，再在温度为120℃的烘箱内预热12h，之后在200℃下干燥24h，完成后将脱水的NaNO3和KNO3细颗粒放入干燥器备用。
(5)二元硝酸盐基体的制备
将上述得到的42g NaNO3和28g KNO3，放入研钵中进行充分的粉碎和搅拌，之后在坩埚中，将得到初混料在450℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将盛有初混料的坩埚置于可以控温的高温炉中进行加热，以5℃/min的加热速率加热到450℃之后，保温3h；保温结束后，降温至室温；之后再重复上述的加热过程2次；最后冷却至室温得到块状材料，将其粉碎磨细即获得70g二元硝酸盐基体。
(6)三元硝酸熔盐储热材料的制备
将上述得到的70g二元硝酸盐基体与51.9g MgNO3·6H2O共混，放入研钵中进行充分的粉碎和搅拌，之后在坩埚等热处理器皿中，将得到的混合料在300℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将盛有混合料的器皿置于可以控温的高温炉中进行加热，首先以20℃/min的加热速率加热到300℃，之后保温4h；保温结束后自然降温至室温，得到块状材料；将块状材料充分研磨之后，再重复上述的加热、保温和冷却过程5次；最后将得到的块状材料进行粉碎研磨即获得了具有低熔点的三元硝酸熔盐储热材料。
对比实施例1
(1)原材料处理
首先将原材料NaNO3和KNO3研磨成100目的细颗粒，再在温度为120℃的烘箱内预热12h，之后在200℃下干燥24h，完成后将脱水的NaNO3和KNO3细颗粒放入干燥器备用。
(2)二元硝酸盐基体的制备
将上述得到的60g NaNO3和35g KNO3，放入研钵中进行充分的粉碎和搅拌，之后在坩埚中，将得到初混料在400℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将盛有初混料的坩埚置于可以控温的高温炉中进行加热，以5℃/min的加热速率加热到400℃之后，保温0.5h；保温结束后，降温至室温；之后再重复上述的加热过程2次；最后冷却至室温得到块状材料，将其粉碎磨细即获得95g二元硝酸盐基体。
(3)三元硝酸熔盐储热材料的制备
将上述得到的95g二元硝酸盐基体与8.65g MgNO3·6H2O共混，放入研钵中进行充分的粉碎和搅拌，之后在坩埚等热处理器皿中，将得到的混合料在300℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将盛有混合料的器皿置于可以控温的高温炉中进行加热，首先以20℃/min的加热速率加热到300℃，之后保温6h；保温结束后自然降温至室温，得到块状材料；将块状材料充分研磨之后，再重复上述的加热、保温和冷却过程5次；最后将得到的块状材料进行粉碎研磨即获得了具有低熔点的三元硝酸熔盐储热材料。
对比实施例2
(1)原材料处理
首先将原材料NaNO3和KNO3研磨成100目的细颗粒，再在温度为120℃的烘箱内预热12h，之后在200℃下干燥24h，完成后将脱水的NaNO3和KNO3细颗粒放入干燥器备用。
(2)二元硝酸盐基体的制备
将上述得到的30g NaNO3和20g KNO3，放入研钵中进行充分的粉碎和搅拌，之后在坩埚中，将得到初混料在500℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将盛有初混料的坩埚置于可以控温的高温炉中进行加热，以10℃/min的加热速率加热到500℃之后，保温1h；保温结束后，降温至室温；之后再重复上述的加热过程3次；最后冷却至室温得到块状材料，将其粉碎磨细即获得50g二元硝酸盐基体。
(3)三元硝酸熔盐储热材料的制备
将上述得到的50g二元硝酸盐基体与86.5g MgNO3·6H2O共混，放入研钵中进行充分的粉碎和搅拌，之后在坩埚等热处理器皿中，将得到的混合料在350℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将盛有混合料的器皿置于可以控温的高温炉中进行加热，首先以15℃/min的加热速率加热到350℃，之后保温6h；保温结束后自然降温至室温，得到块状材料；将块状材料充分研磨之后，再重复上述的加热、保温和冷却过程4次；最后将得到的块状材料进行粉碎研磨即获得了具有低熔点的三元硝酸熔盐储热材料。
表1中列出了本发明实施例中制备得到的三元硝酸熔盐储热材料的组成配比及相转变性能参数。
对比实施例3
(1)原材料处理
首先将原材料NaNO3和KNO3研磨成100目的细颗粒，再在温度为120℃的烘箱内预热12h，之后在200℃下干燥24h，完成后将脱水的NaNO3和KNO3细颗粒放入干燥器备用。
(2)二元硝酸盐基体的制备
将上述得到的60g NaNO3和40g KNO3，放入研钵中进行充分的粉碎和搅拌，之后在坩埚中，将得到初混料在400℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将盛有初混料的坩埚置于可以控温的高温炉中进行加热，以5℃/min的加热速率加热到400℃之后，保温0.5h；保温结束后，降温至室温；之后再重复上述的加热过程2次；最后冷却至室温得到块状材料，将其粉碎磨细即获得100g二元硝酸盐基体。在上述得到的100g二元硝酸盐基体中不混入MgNO3·6H2O，在坩埚等热处理器皿中在350℃条件下进行高温热处理。具体热处理步骤为：将器皿置于可以控温的高温炉中进行加热，首先以20℃/min的加热速率加热到350℃，之后保温6h；保温结束后自然降温至室温，得到块状材料；将块状材料充分研磨之后，再重复上述的加热、保温和冷却过程5次；最后将得到的块状材料进行粉碎研磨即获得了具有低熔点的三元硝酸熔盐储热材料。
表1实施例和对比实施例制备的储热材料相变温度测试结果
注：本表中相变温度—熔解温度和分解温度，分别为对样品进行差示扫描量热(DSC)分析获得曲线的吸热峰峰值对应温度和进行热失重(TG)分析时样品的热失重量(除去水分重量)达到3％时对应的温度。
Claims (8)
1.一种三元硝酸熔盐储热材料，其特征在于，所述三元硝酸熔盐储热材料按质量含量包括：
20-60wt％NaNO3，20-60wt％KNO3，10-40wt％MgNO3。
2.根据权利要求1所述的三元硝酸熔盐储热材料，其特征在于，所述的三元硝酸熔盐储热材料具有如下质量百分比组成：
36-54wt％NaNO3，24-36wt％KNO3，15-35wt％MgNO3。
3.一种三元硝酸熔盐储热材料的制备方法，包括：
(1)NaNO3和KNO3磨细成50-200目的细颗粒后经干燥处理；
(2)将得到的NaNO3和KNO3细颗粒进行共混得到二元硝酸盐基体；
(3)将二元硝酸盐基体与MgNO3·6H2O共混。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中NaNO3和KNO3研磨成50-200目的细颗粒，在温度为100-150℃下预热10-20h，之后在180-250℃下干燥12-36h。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中述得到的NaNO3和KNO3细颗粒共混后在400-500℃条件下进行高温热处理。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述高温热处理步骤包括以5-20℃/min的加热速率加热到400-500℃之后，保温0.5-6h；保温结束后，降温至室温；之后再重复上述的加热过程2-5次。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中述得到的NaNO3和KNO3细颗粒共混后在400-500℃条件下进行高温热处理。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述高温热处理为以5-20℃/min的加热速率加热二元硝酸盐基体与MgNO3·6H2O的混合物到300-400℃，之后保温0.5-6h；保温结束后自然降温至室温，得到块状材料；将块状材料研磨之后，再重复上述的加热、保温和冷却过程2-5次。
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