CN108467712A - 一种熔盐储热材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及中温熔盐蓄能技术，利用熔盐进行储存热量。具体涉及一种熔盐及其制备方法，熔盐包括以下组分：硝酸钠，亚硝酸钠，氢氧化钠；熔盐的制备方法，包括以下步骤：按照一定质量把硝酸钠、亚硝酸钠、氢氧化钠和石墨混合，在200～400℃条件下，加热1～7小时，然后冷却至室温，得到熔盐。本发明提供的熔盐，稳定性高,潜热高，储热密度高，价格低；制备熔盐的工艺简单、生产便捷、安全可靠、能够实现熔盐制备的标准化、适合规模化工业化生产，无三废排放。

Description

一种熔盐储热材料
技术领域
属于新能源与储能技术领域，具体涉及一种熔盐储热材料及其制备方法。
背景技术
储热是解决能源供需的时间和地点矛盾的有效手段；储热可以提高能源利用率，减少能源浪费，为社会提供绿色能源。能源与环境问题是当今世界普遍关注的两大主要问题，为了保护环境和经济的可持续发展，减少污染物排放，大力发展绿色能源技术尤为重要。在众多绿色能源中，风能和太阳能是地球上分布最广、资源总量最大的清洁能源。但太阳能的热利用在时间和空间上不稳定，给太阳能的热利用带来了较大的难度。为了有效利用太阳能、电网调峰和工业废热的回收再利用，储热技术是解决这些问题的有效手段。
储热技术分为利用显热与相变潜热的物理储热和化学储热两种类型。利用熔盐的显热储热已经产业化，西班牙Andasol建造了50MW的光热电站，采用熔融盐作为蓄热载体，包含一个由35000t熔盐组成的热能存储系统。但是因为仅利用了显热，储热密度较低，应用范围受到限制。如果能够既利用相变潜热和显热储热，可以使储热密度增加一倍以上，可以使储热设备小型化，应用于家庭。中温储热既有丰富的热源，比如电能，工业废热，聚焦太阳能等，又可以满足工农业生产需要的热能，比如冬季取暖，食品烘烤，工业产品的干燥处理，污泥的干化处理等。为了解决这些问题，本发明提高一种中温熔盐储热技术，包括熔盐及其制备技术。
发明内容
储热材料是储热技术的关键部分，现用的熔盐包括硝酸盐和亚硝酸盐等，这两种盐的稳定性较好，腐蚀性小。但是相变潜热较低，热导率也低，不利于应用。
为了解决上述问题，本发明的一个目的在于，提供一种熔盐，其稳定性高、潜热高、导热系数高。
本发明的另一个目的在于，提供一种熔盐，制备工艺简单、易于规模化生产。
本发明的另一个目的在于，利用添加物提高硝酸盐和亚硝酸盐的热导率。
本发明提供一种熔盐，包括以下组分及其量：硝酸钠20～70％，亚硝酸钠20～70％，氢氧化钠2～40％，石墨1～40％。
本发明提供的熔盐，稳定性高以及储热密度高，适用于中高温储热。
本发明提供的熔盐，热稳定性好，使用温度范围广，室温～500℃，性价比高。
本发明提供的熔盐，可以满足更加广泛的应用需求。
本发明提供的熔盐，优选的是，包括以下质量比的组分：硝酸钠20～60％，亚硝酸钠20～ 60％，氢氧化钠3～35％，石墨2～30％。
本发明提供的熔盐，优选的是，包括以下质量比的组分：硝酸钠35％，亚硝酸钠35％，氢氧化钠20％，石墨10％。
本发明提供的一种熔盐的制备方法，包括以下步骤：按照一定质量比把硝酸钠30～70％，亚硝酸钠30～70％，氢氧化钠2～40％，石墨1～40％混合，在200～400℃条件下，加热1～5 小时，然后冷却至室温，得到熔盐储热密度为400—580J/g,热导率达到2.8w/(m k)的储热材料。
优选的一种熔盐的制备方法是，按照质量百分比，将硝酸钠，亚硝酸钠，氢氧化钠和石墨混合，在300℃条件下，加热5小时，然后冷却至室温，得到熔盐。
本发明提供的熔盐储热的原理：主要利用熔盐相变潜热和显热储存能量，通过加热固态共晶盐，使其液化形成高温熔融盐，此时熔盐熔融吸热，液态熔盐还可以继续吸热，升高温度，利用显热储热；向外部释放热能时，熔融盐首先降温到相变点附近，放出显热热能，然后熔融盐由液态固化，相变产生大量热能释放出来，固态盐还可以继续降温释放热能；从而实现熔盐的储放热功能。
本发明通过对上述熔盐进行了熔盐性能测试，差事扫描量热分析法测试了熔盐的相变焓和熔点，以及循环稳定性能，说明本发明中的熔盐的储热效果。
本发明通过对上述熔盐进行了熔盐储放热循环热稳定性测试，以10℃/min的升温速率，从30℃加热至350℃，保温10分钟后，再以同样的降温速率降至80℃，经过50次循环试验，测试其相变焓和熔点，其相变焓变化很小。
熔盐储放热循环试验证明熔盐的性能稳定，相变焓变化很小，这表明在测试温度的范围内，相变材料的性能下降很小，满足储热的要求。
本发明的有益效果：
1、本发明提供的熔盐，其稳定性高、潜热高、使用温度范围宽。
2、本发明提供的熔盐，其经过多次循环测试，相变储热能力衰减较小。
3、本发明提供的熔盐，其高温热稳定性优异，热导率较高。
4、本发明提供的熔盐的制备方法，其用于熔盐的制备，工艺简单易操作，生产便捷、安全可靠、能够实现熔盐制备的标准化、适合规模化工业化生产，无三废排放。
具体实施方式
实施例1
本发明提供一种熔盐，包括以下质量百分比的组分：硝酸钠(30％)，亚硝酸钠(40％)，氢氧化钠(20％)，石墨(10％)；相变温度228度，相变潜热为265J/g，热导率2.1w/(mk)。储放热循环50次后，相变潜热为258J/g。
实施例2
本发明提供一种熔盐，包括以下质量百分比的组分：硝酸钠(30％)，亚硝酸钠(40％)，氢氧化钠(10％)，石墨(20％)；相变温度226度，相变潜热为235J/g，热导率达到3.4w/(m k)。储放热循环50次后，相变潜热为231J/g。
实施例3
本发明提供一种熔盐，包括以下质量百分比的组分：硝酸钠(40％)，亚硝酸钠(30％)，氢氧化钠(20％)，石墨(10％)；相变温度231度，相变潜热为253J/g，热导率达到2.8w/(m k)。储放热循环50次后，相变潜热为229J/g。
实施例4
本发明提供一种熔盐，包括以下质量百分比的组分：硝酸钠(40％)，亚硝酸钠(40％)，氢氧化钠(10％)，石墨(10％)；相变温度227度，相变潜热为243J/g，热导率达到1.8w/(m k)。
实施例5
本发明提供一种熔盐，包括以下质量百分比的组分：硝酸钠(20％)，亚硝酸钠(40％)，氢氧化钠(20％)，石墨(20％)；相变温度227度，相变潜热为263J/g，热导率达到2.6w/(m k)。
实施例6
本发明提供一种熔盐，包括以下质量百分比的组分：硝酸钠(20％)，亚硝酸钠(30％)，氢氧化钠(30％)，石墨(20％)；相变温度237度，相变潜热为283J/g，热导率达到2.6w/(m k)。
实施例7
本发明提供了一种实施例1至实施例6中的熔盐的制备方法，包括以下步骤：按照一定质量比把硝酸钠20～70％，亚硝酸钠20～70％，氢氧化钠2～40％，石墨1～40％混合，在200～400℃条件下，加热1～5小时，然后冷却至室温，得到熔盐。
实施例8
本发明提供了一种实施例1至实施例6中的熔盐的制备方法，包括以下步骤：按照一定质量比把硝酸钠30～70％，亚硝酸钠30～70％，氢氧化钠10～40％，石墨10～40％混合，在200～ 400℃条件下，加热1～5小时，然后冷却至室温，得到熔盐。
实施例9
本发明提供了一种实施例1至实施例6中的熔盐的制备方法，包括以下步骤：按照一定质量比把硝酸钠30～70％，亚硝酸钠30～70％，氢氧化钠10～30％，石墨20％混合，在300℃条件下，加热5小时，然后冷却至室温，得到熔盐。
表1熔盐的熔点和相变焓
实施例 熔点/℃ 相变焓(J/g)
1 228 265
2 226 235
3 231 253
4 227 243
5 227 263
6 237 283
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列的运用，全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的示例。

Claims (5)

1.一种熔盐，其特征在于，包括以下组分：硝酸钠、亚硝酸钠、氢氧化钠和石墨。
2.如权利要求1所述的熔盐，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：硝酸钠20～70％，亚硝酸钠20～70％，氢氧化钠2～40％，石墨1～40％。
3.如权利要求2所述的熔盐，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：硝酸钠30～70％，亚硝酸钠30～70％，氢氧化钠5～35％，石墨3～30％。
4.一种熔盐的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照质量百分比，把硝酸钠20～70％，亚硝酸钠20～70％，氢氧化钠2～40％，石墨1～40％混合，在200～400℃条件下，加热3～7小时，然后冷却至室温，得到熔盐。
5.如权利要求4中所述的制备方法，其特征在于，按照质量百分比，将硝酸钠、亚硝酸钠、氢氧化钠和石墨，在300℃条件下，加热5小时，然后冷却至室温，得到熔盐。
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