CN114656937A - 一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料及其制备方法 - Google Patents
一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114656937A CN114656937A CN202210395543.2A CN202210395543A CN114656937A CN 114656937 A CN114656937 A CN 114656937A CN 202210395543 A CN202210395543 A CN 202210395543A CN 114656937 A CN114656937 A CN 114656937A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- molten salt
- heat storage
- storage material
- honeycomb
- ceramic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
- C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
- C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
本发明公开一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷‑熔盐复合储热材料及其制备方法,包括以下步骤:按质量百分数计,取38~45%的钛铁渣粉、7~11%的玻璃粉和45~55%的熔盐粉混合均匀,得到混合料;将混合料制成坯料并挤出成型得到蜂窝状生坯;将蜂窝状生坯进行干燥,然后烧制成蜂窝状陶瓷‑熔盐复合骨架;均匀选取蜂窝状陶瓷‑熔盐复合骨架中的蜂窝孔作为封装孔,剩余蜂窝孔为非封装孔,向封装孔中封装熔盐,经过热处理后制得抗高温变形能力强的环保型陶瓷‑熔盐复合储热材料。本发明的复合材料具有优良的抗高温变形能力;同时还兼具了高储热密度、环境友好和低成本的特点。
Description
技术领域
本发明属于新能源材料领域,具体涉及一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料及其制备方法。
背景技术
储热材料及系统对于开发太阳能、风能、工业余热等可再生能源至关重要,它能够将这些不稳定能源转换为稳定能源,从而克服其波动性的缺点。陶瓷-熔盐复合储热材料具有储热密度大、使用温度高、物理化学性质稳定等优点,成为储热材料的研究热点。
通常,陶瓷-熔盐复合储热材料是通过混合烧结法制备的,即:将陶瓷粉和熔盐粉混合均匀后成型,然后在高于熔盐熔点的温度下烧成。如中国发明专利《一种高温用熔盐/陶瓷复合蓄热体及其制备方法》(CN201410405717.4)以氧化铝、氧化硅、碳化硅等为陶瓷骨架,以氯化钠或氯化钾为熔盐,混合烧结制备了陶瓷-熔盐复合储热材料,储热密度为481kJ/kg;中国发明专利《一种无机盐-陶瓷高温相变复合储热材料的制备方法》(CN202110447233.6)采用混合烧结法,以碳化硅为陶瓷骨架、以氯化钠为熔盐制备了适用于高温的复合储热材料,相变潜热为141.63kJ/kg;中国发明专利《一种硅藻土基复合相变储热球、制备方法和用途》(CN201610187794.6)采用混合烧结法制备了一种以硅藻土为陶瓷骨架、以NaNO3、NaCl等为熔盐的陶瓷-熔盐复合储热材料,储热密度为200-500kJ/kg。然而以上陶瓷-熔盐复合储热材料在使用过程中,尤其在熔盐熔化时易垮塌变形,严重影响其使用寿命和安全性。
钛铁渣是一种铝热还原法冶炼钛铁合金的过程中产生的废渣,这种固体废弃物若堆放填埋将对环境造成严重污染。考虑到它具有氧化铝含量高的优点,因此可用于制造耐火材料,也可用于制备储热材料。中国发明专利《以钛铁渣为主料的再生高铝耐火原料及其制备方法》(CN103922772A)和《利用钛铁渣生产的钛铝酸钙空心球的制备方法》(CN106746772A)均采用钛铁渣为主要原料制备了耐火材料。中国发明专利《一种利用钛铁渣制备太阳能储热陶瓷的方法》(CN112552022A)采用压制成型的方法制备了一种钛铁渣质的储热陶瓷材料,然而并没有与熔盐进行复合,因此储热密度低,仅为278kJ/kg。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足,提供一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料及其制备方法,解决现有技术中储热材料易垮塌变形、储热密度低的技术问题。
为达到上述技术目的,本发明制备方法的技术方案是:
包括以下步骤:
(1)按质量百分数计,取38~45%的钛铁渣粉、7~11%的玻璃粉和45~55%的熔盐粉混合均匀,得到混合料;
(2)将混合料制成坯料并挤出成型得到蜂窝状生坯;
(3)将蜂窝状生坯进行干燥,然后烧制成蜂窝状陶瓷-熔盐复合骨架;
(4)均匀选取蜂窝状陶瓷-熔盐复合骨架中的蜂窝孔作为封装孔,剩余蜂窝孔为非封装孔,向封装孔中封装熔盐,经过热处理后制得抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料。
进一步地,步骤(1)中钛铁渣粉是铝热还原法冶炼钛铁合金产生的钛铁渣球磨过筛制得,玻璃粉是废玻璃球磨过筛制得,过筛均是过600目筛。
进一步地,步骤(1)中熔盐粉是熔盐经过球磨并过600目筛制得;熔盐包括氯盐、硫酸盐和碳酸盐中的一种或多种。
进一步地,熔盐粉的制备步骤包括:将混合盐原料在680~720℃保温3~5h熔融,随炉冷却后经破碎、球磨和过筛制得的;混合盐原料包括68.05wt%硫酸钠-31.95wt%氯化钠混合盐、59.45wt%碳酸钠-40.55wt%氯化钠混合盐或50wt%碳酸锂-50wt%碳酸钠混合盐。
进一步地,步骤(2)中,坯料包括75~80wt%的混合料、18~24wt%的乙醇和1~3wt%的桐油;挤出成型的压力为3~5MPa;蜂窝状生坯上的孔密度为70~78%。
进一步地,步骤(3)中的干燥是在105℃~110℃下干燥24~48h。
进一步地,步骤(3)中的烧制是在655℃~680℃保温60~120min。
进一步地,步骤(4)中封装孔的数量占蜂窝孔数量的1/2~2/3;步骤(4)中封装熔盐,是先将封装孔的一端涂覆封装剂,再填入封装孔体积9/10的熔盐,再用封装剂封堵封装孔的另一端;封装剂采用钛铁渣-磷酸二氢铝复合封装剂,封装剂的涂覆厚度3~6mm。
进一步地,步骤(4)中热处理是在670℃~680℃热处理1~1.5h。
如上所述制备方法制得的抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料。
与现有技术相比,本发明的有益效果包括:
(1)本发明的复合材料具有优良的抗高温变形能力。首先,钛铁渣本身由于氧化铝含量高而具有耐高温的特性;另外,钛铁渣和玻璃与熔盐之间几乎没有化学反应,高温下稳定性优良;更重要的是,玻璃在高温下能够将钛铁渣颗粒粘结起来,从而构成了一个整体的网络结构。这种结构能够抵抗高温下熔盐熔化膨胀导致的材料垮塌,使本发明相比传统的陶瓷-熔盐复合储热材料具有更强的抗高温变形能力。不仅如此,本发明同时还兼具了高储热密度的特点,25~680℃平均比热容在1.12kJ/kg·K以上,25~680℃总储热密度在918kJ/kg以上;高温下不垮塌,高温形变量小于0.5mm。
(2)本发明所述材料还具有环境友好和低成本的特点。由于采用了钛铁渣,消纳了大量固体废弃物,在保护环境的同时还大大降低了成本。
进一步地,本发明采用废玻璃制得玻璃粉,更好地保护环境和降低成本。
附图说明
图1是本发明制备的陶瓷-熔盐复合储热材料的结构示意图;
图2是本发明陶瓷-熔盐复合骨架材料的高温变形性能测试装置示意图;
图3是不同配方的陶瓷-熔盐复合骨架材料的高温形变测试结果(测试条件:680℃保温100h)。
其中,1-蜂窝骨架,2-非封装孔,3-封装孔,4-熔盐,5-封装剂;6-箱式马弗炉,7-支撑体,8-测试前样品,9-测试后样品。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供了一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料及其制备方法,包括以下步骤:
(1)原料处理:
①陶瓷材料处理。将铝热还原法冶炼钛铁合金产生的钛铁渣,以及另一种固废废玻璃球磨至微粉。具体球磨参数为:以水为分散介质,采用氧化铝球为球磨介质;料球质量比为1:2,球磨6~12h后干燥,过600目筛备用。
②熔盐处理。本发明可选以下三种混合盐中的一种作为熔盐,包括:硫酸钠(68.05wt%)-氯化钠(31.95wt%)、碳酸钠(59.45wt%)-氯化钠(40.55wt%)、碳酸锂(50wt%)-碳酸钠(50wt%)。将熔盐球磨1~3h混合均匀,再置于氧化铝坩埚中升温至680~720℃保温3~5h熔融,随炉冷却后,破碎、球磨2~4h后过600目筛制得混合盐备用。
(2)原料配比与混合:将钛铁渣、玻璃粉、混合盐按质量比38~45%、7~11%、45~55%配比后,用球磨机球磨3~6h混合均匀,得到混合料。
(3)挤出成型:按混合料75~80wt%、乙醇18~24wt%和桐油1~3wt%配制坯料,采用立式挤出机将坯料挤出成型后得到蜂窝状生坯,挤出成型压力为3~5MPa。生坯上的蜂窝孔为圆形孔;孔密度为70~78%。
(4)干燥与烧成:将生坯置于干燥箱中于105℃~110℃下干燥24~48h;而后置于马弗炉中于655~680℃烧成,升温速率5~10℃/min,最高温度保温60~120min;随炉冷却后获得蜂窝状陶瓷-熔盐复合骨架(后文简称蜂窝骨架)。
(5)熔盐封装:以步骤(4)所得的蜂窝骨架为基体,在其2/3数量的通孔中封装与蜂窝骨架相同的熔盐,另外1/3数量的孔则不封装,不封装的孔是均匀分布的。具体方式为:先将通孔的一端涂覆封装剂(钛铁渣-磷酸二氢铝复合封装剂),后向该孔中填入熔盐(仅填满该孔体积的9/10,留下剩余1/10的空间用来容纳熔盐的熔化膨胀),再用封装剂封堵通孔的另一端;重复该过程,直至封装完2/3数量的通孔。最后,将其在670~680℃下热处理1~1.5h,随炉冷却后得到最终的陶瓷-熔盐复合储热材料。
其中,封装剂配比:钛铁渣与磷酸二氢铝水溶液的质量比为3:1~4:1;磷酸二氢铝水溶液的浓度为40~50wt%;封装剂的涂覆厚度3~6mm。
如图1所示,本发明制得的蜂窝骨架1上均匀分布有若干蜂窝孔,蜂窝孔为通孔,从中选取部分蜂窝孔为封装孔3,剩余蜂窝孔则为非封装孔2,向封装孔3中填充熔盐4,再通过封装剂5将通孔两端进行封堵。
如图2所示,通过采用蜂窝骨架相同配比的原料,压制成型制得条状的陶瓷-熔盐复合骨架材料,对其进行高温变形性能测试,该测试在箱式马弗炉6中进行,待测样品两端放置在高铝质耐火材料制成的支撑体7上,通过高温条件下,测试前样品8和测试后样品9中心点的位置变化作为样品的高温形变量;具体是:待测样品即陶瓷-熔盐复合骨架材料被制成120mm×5mm×10mm的条状试样;试样对称放置在两块跨距为80mm的高铝质耐火材料支撑体上;关闭炉门,将马弗炉升温至680℃保温100h。测试完成后,抗高温变形性能不良的样品将在重力的作用下垮塌,同时可以记录样品的高温形变量。
下面结合具体实例对本发明做进一步描述:
实施例1:
一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料及其制备方法,包括以下步骤:
(1)原料处理:
①陶瓷材料处理。将钛铁渣和废玻璃球磨至微粉。具体球磨参数为:以水为分散介质,采用氧化铝球为球磨介质;料球质量比为1:2,球磨6h后干燥,过600目筛备用。
②熔盐处理。本发明选择碳酸锂-碳酸钠作为熔盐。将碳酸锂(50wt%)-碳酸钠(50wt%)球磨1h混合均匀,再置于氧化铝坩埚中升温至680℃保温3h熔融,随炉冷却后,破碎、球磨2~4h后过600目筛制得混合盐备用。
(2)原料配比与混合:将钛铁渣、玻璃粉、混合盐按质量比38%、7%、55%配比后,用球磨机球磨3h混合均匀,得到混合料。
(3)挤出成型:按混合料78wt%、乙醇20wt%和桐油2wt%配制坯料,采用立式挤出机将坯料挤出成型后得到蜂窝状生坯,挤出成型压力为5MPa,孔密度为75%。
(4)干燥与烧成:将生坯置于干燥箱中于105℃下干燥24h;而后置于马弗炉中于680℃烧成,升温速率5℃/min,最高温度保温60min;随炉冷却后获得蜂窝骨架。
(5)熔盐封装:如附图1所示,以步骤(4)所得的蜂窝骨架为基体,在其2/3数量的通孔中封装熔盐,另1/3保持通孔。具体方式为:先将通孔的一端涂覆封装剂(钛铁渣-磷酸二氢铝复合封装剂,钛铁渣与磷酸二氢铝水溶液的质量比为3.5:1,磷酸二氢铝水溶液的浓度为45wt%),涂覆厚度4mm,后向该通孔中填入熔盐,再用封装剂封堵通孔的另一端;重复该过程,直至封装完2/3数量的通孔。最后,将其在680℃下热处理1h,随炉冷却后得到最终的陶瓷-熔盐复合储热材料。
经检测,该复合储热材料具有以下性能:相变潜热213kJ/kg,25~680℃平均比热容1.18kJ/kg·K,25~680℃总储热密度达985kJ/kg;高温下不垮塌,高温形变量0.4mm。
实施例2:
一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料及其制备方法,包括以下步骤:
(1)原料处理:
①陶瓷材料处理。将钛铁渣和废玻璃球磨至微粉。具体球磨参数为:以水为分散介质,采用氧化铝球为球磨介质;料球质量比为1:2,球磨12h后干燥,过600目筛备用。
②熔盐处理。本发明选择硫酸钠(68.05wt%)-氯化钠(31.95wt%)作为熔盐。将熔盐球磨3h混合均匀,再置于氧化铝坩埚中升温至680℃保温5h熔融,随炉冷却后,破碎、球磨4h后过600目筛制得混合盐备用。
(2)原料配比与混合:将钛铁渣、玻璃粉、混合盐按质量比45%、10%、45%配比后,用球磨机球磨6h混合均匀,得到混合料。
(3)挤出成型:按混合料75wt%、乙醇24wt%和桐油1wt%配制坯料,采用立式挤出机将坯料挤出成型后得到蜂窝状生坯,挤出成型压力为5MPa,孔密度为70%。
(4)干燥与烧成:将生坯置于干燥箱中于110℃下干燥48h;而后置于马弗炉中于655℃烧成,升温速率10℃/min,最高温度保温120min;随炉冷却后获得蜂窝骨架。
(5)熔盐封装:如附图1所示,以步骤(4)所得的蜂窝骨架为基体,在其2/3数量的通孔中封装熔盐,另外1/3数量的孔则不封装。具体方式为:先将通孔的一端涂覆封装剂(钛铁渣-磷酸二氢铝复合封装剂,钛铁渣与磷酸二氢铝水溶液的质量比为3:1,磷酸二氢铝水溶液的浓度为50wt%),涂覆厚度5mm,后向该孔中填入熔盐,再用封装剂封堵通孔的另一端;重复该过程,直至封装完2/3数量的通孔。最后,将其在680℃下热处理1h,随炉冷却后得到最终的陶瓷-熔盐复合储热材料。
经检测,该复合储热材料具有以下性能:相变潜热192kJ/kg,25~680℃平均比热容1.12kJ/kg·K,25~680℃总储热密度达925kJ/kg;高温下不垮塌,高温形变量为0.1mm。
实施例3
一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料及其制备方法,包括以下步骤:
(1)原料处理:
①陶瓷材料处理。将钛铁渣和废玻璃球磨至微粉。具体球磨参数为:以水为分散介质,采用氧化铝球为球磨介质;料球质量比为1:2,球磨10h后干燥,过600目筛备用。
②熔盐处理。本发明选择硫酸钠(68.05wt%)-氯化钠(31.95wt%)作为熔盐。将熔盐球磨2h混合均匀,再置于氧化铝坩埚中升温至720℃保温4h熔融,随炉冷却后,破碎、球磨3h后过600目筛制得混合盐备用。
(2)原料配比与混合:将钛铁渣、废玻璃、熔盐按质量比39%、11%、50%配比后,用球磨机球磨4h混合均匀,得到混合料。
(3)挤出成型:按混合料80wt%、乙醇18wt%和桐油2wt%配制坯料,采用立式挤出机将坯料挤出成型后得到蜂窝状生坯,挤出成型压力为3MPa,孔密度为72%。
(4)干燥与烧成:将生坯置于干燥箱中于106℃下干燥32h;而后置于马弗炉中于660℃烧成,升温速率6℃/min,最高温度保温100min;随炉冷却后获得蜂窝骨架。
(5)熔盐封装:如附图1所示,以步骤(4)所得的蜂窝骨架为基体,在其一半数量的通孔中封装熔盐,另外一半数量的孔则不封装。具体方式为:先将通孔的一端涂覆封装剂(钛铁渣-磷酸二氢铝复合封装剂,钛铁渣与磷酸二氢铝水溶液的质量比为4:1,磷酸二氢铝水溶液的浓度为40wt%),涂覆厚度3mm,后向该孔中填入熔盐,再用封装剂封堵通孔的另一端;重复该过程,直至封装完一半数量的通孔。最后,将其在670℃下热处理1.5h,随炉冷却后得到最终的陶瓷-熔盐复合储热材料。
经检测,该复合储热材料具有以下性能:相变潜热185kJ/kg,25~680℃平均比热容1.12kJ/kg·K,25~680℃总储热密度达918kJ/kg;高温下不垮塌,高温形变量为0.18mm。
实施例4
一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料及其制备方法,包括以下步骤:
(1)原料处理:
①陶瓷材料处理。将钛铁渣和废玻璃球磨至微粉。具体球磨参数为:以水为分散介质,采用氧化铝球为球磨介质;料球质量比为1:2,球磨9h后干燥,过600目筛备用。
②熔盐处理。本发明选择碳酸钠(59.45wt%)-氯化钠(40.55wt%)作为熔盐。将熔盐球磨2h混合均匀,再置于氧化铝坩埚中升温至680℃保温4h熔融,随炉冷却后,破碎、球磨3h后过600目筛制得混合盐备用。
(2)原料配比与混合:将钛铁渣、废玻璃粉、熔盐按质量比40%、10%、50%配比后,用球磨机球磨4.5h混合均匀,得到混合料。
(3)挤出成型:按混合料75wt%、乙醇22wt%和桐油3wt%配制坯料,采用立式挤出机将坯料挤出成型后得到蜂窝状生坯,挤出成型压力为4MPa,孔密度为78%。
(4)干燥与烧成:将生坯置于干燥箱中于108℃下干燥30h;而后置于马弗炉中于670℃烧成,升温速率8℃/min,最高温度保温80min;随炉冷却后获得蜂窝骨架。
(5)熔盐封装:如附图1所示,以步骤(4)所得的蜂窝骨架为基体,在其3/5数量的通孔中封装熔盐,另外2/5数量的孔则不封装。具体方式为:先将通孔的一端涂覆封装剂(钛铁渣-磷酸二氢铝复合封装剂,钛铁渣与磷酸二氢铝水溶液的质量比为3:1,磷酸二氢铝水溶液的浓度为40wt%),涂覆厚度6mm,后向该孔中填入熔盐,再用封装剂封堵通孔的另一端;重复该过程,直至封装完3/5数量的通孔。最后,将其在680℃下热处理1h,随炉冷却后得到最终的陶瓷-熔盐复合储热材料。
经检测,该复合储热材料具有以下性能:相变潜热206kJ/kg,25~680℃平均比热容1.17kJ/kg·K,25~680℃总储热密度达972kJ/kg;高温下不垮塌,高温形变量为0.05mm。
实施例5(考察废玻璃和钛铁渣用量的对复合骨架材料高温形变性能的影响)
通过改变废玻璃和钛铁渣用量,测试不同配比制得的陶瓷-熔盐复合骨架材料的高温形变量。首先按质量百分数计,分别采用如下所示配比将钛铁渣、废玻璃、熔盐混合,制备陶瓷-熔盐复合骨架材料,其中:
样品A:50%钛铁渣+50%熔盐;
样品B:45%钛铁渣+5%废玻璃+50%熔盐;
样品C:40%钛铁渣+10%废玻璃+50%熔盐;
样品D:35%钛铁渣+15%废玻璃+50%熔盐。
经高温形变量测试,结果如图3所示,当没有添加废玻璃时,经高温变形测试后样品垮塌(样品A);而添加了废玻璃后,所有样品均不垮塌(样品B、C和D);其中,当废玻璃添加量为10%时,样品几乎不变形(样品C),当添加量为5%(样品B)或15%时(样品D),高温形变量增大,由坐标纸显示,形变量均在0.7mm以上,因此本发明玻璃粉用量优选7~11%。
本发明的蜂窝状陶瓷-熔盐复合骨架是通过挤出成型制备的,主要原料是包括钛铁渣、废玻璃和熔盐的混合料;然后再选择部分蜂窝孔作为封装孔,在封装孔中再次封装熔盐,相当于封装了两次熔盐,将进一步提高储热能力。
本发明提出以固体废弃物钛铁渣和废玻璃为原料,以氯盐、硫酸盐、碳酸盐等为熔盐,制备一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料,主要应用于热利用领域,如太阳能热发电储热和工业余热利用等,具有优良的抗高温变形能力,同时储热密度高,环境友好,成本低,经高温变形性能检测,该复合储热材料具有以下性能:相变潜热185~213kJ/kg,25~680℃平均比热容1.12~1.18kJ/kg·K,25~680℃总储热密度达918~985kJ/kg;高温下不垮塌,680℃保温100h的高温形变量小于0.5mm。
以上所述本发明的具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形,均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)按质量百分数计,取38~45%的钛铁渣粉、7~11%的玻璃粉和45~55%的熔盐粉混合均匀,得到混合料;
(2)将混合料制成坯料并挤出成型得到蜂窝状生坯;
(3)将蜂窝状生坯进行干燥,然后烧制成蜂窝状陶瓷-熔盐复合骨架;
(4)均匀选取蜂窝状陶瓷-熔盐复合骨架中的蜂窝孔作为封装孔,剩余蜂窝孔为非封装孔,向封装孔中封装熔盐,经过热处理后制得抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料。
2.根据权利要求1所述的一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中钛铁渣粉是铝热还原法冶炼钛铁合金产生的钛铁渣球磨过筛制得,玻璃粉是废玻璃球磨过筛制得,过筛均是过600目筛。
3.根据权利要求1所述的一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中熔盐粉是熔盐经过球磨并过600目筛制得;熔盐包括氯盐、硫酸盐和碳酸盐中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料的制备方法,其特征在于,熔盐粉的制备步骤包括:将混合盐原料在680~720℃保温3~5h熔融,随炉冷却后经破碎、球磨和过筛制得的;混合盐原料包括68.05wt%硫酸钠-31.95wt%氯化钠混合盐、59.45wt%碳酸钠-40.55wt%氯化钠混合盐或50wt%碳酸锂-50wt%碳酸钠混合盐。
5.根据权利要求1所述的一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,坯料包括75~80wt%的混合料、18~24wt%的乙醇和1~3wt%的桐油;挤出成型的压力为3~5MPa;蜂窝状生坯上的孔密度为70~78%。
6.根据权利要求1所述的一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中的干燥是在105℃~110℃下干燥24~48h。
7.根据权利要求1所述的一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中的烧制是在655℃~680℃保温60~120min。
8.根据权利要求1所述的一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料的制备方法,其特征在于,步骤(4)中封装孔的数量占蜂窝孔数量的1/2~2/3;步骤(4)中封装熔盐,是先将封装孔的一端涂覆封装剂,再填入封装孔体积9/10的熔盐,再用封装剂封堵封装孔的另一端;封装剂采用钛铁渣-磷酸二氢铝复合封装剂,封装剂的涂覆厚度3~6mm。
9.根据权利要求1所述的一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料的制备方法,其特征在于,步骤(4)中热处理是在670℃~680℃热处理1~1.5h。
10.如权利要求1-9任一项所述制备方法制得的抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210395543.2A CN114656937B (zh) | 2022-04-15 | 2022-04-15 | 一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210395543.2A CN114656937B (zh) | 2022-04-15 | 2022-04-15 | 一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114656937A true CN114656937A (zh) | 2022-06-24 |
CN114656937B CN114656937B (zh) | 2023-05-09 |
Family
ID=82034363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210395543.2A Active CN114656937B (zh) | 2022-04-15 | 2022-04-15 | 一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114656937B (zh) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012255105A (ja) * | 2011-06-09 | 2012-12-27 | Ngk Insulators Ltd | 蓄熱体 |
CN105841536A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-08-10 | 张远林 | 一种复合蓄热体及制备方法 |
CN105838336A (zh) * | 2015-02-03 | 2016-08-10 | 日本揖斐电株式会社 | 准胶囊熔融盐蓄热材料及熔融盐蓄热器 |
CN105985132A (zh) * | 2015-03-05 | 2016-10-05 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种均温蜂窝陶瓷体、制备方法及其用途 |
CN109232011A (zh) * | 2018-08-09 | 2019-01-18 | 河南思特瑞节能科技有限公司 | 一种封装相变材料的蜂窝陶瓷及其封装方法 |
CN110408367A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-11-05 | 常州海卡太阳能热泵有限公司 | 高温复合无机相变蓄热材料及制备方法 |
CN114184073A (zh) * | 2021-10-19 | 2022-03-15 | 天津市华淼给排水研究设计院有限公司 | 一种新型高效复合蓄热体及其制备方法 |
-
2022
- 2022-04-15 CN CN202210395543.2A patent/CN114656937B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012255105A (ja) * | 2011-06-09 | 2012-12-27 | Ngk Insulators Ltd | 蓄熱体 |
CN105838336A (zh) * | 2015-02-03 | 2016-08-10 | 日本揖斐电株式会社 | 准胶囊熔融盐蓄热材料及熔融盐蓄热器 |
CN105985132A (zh) * | 2015-03-05 | 2016-10-05 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种均温蜂窝陶瓷体、制备方法及其用途 |
CN105841536A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-08-10 | 张远林 | 一种复合蓄热体及制备方法 |
CN109232011A (zh) * | 2018-08-09 | 2019-01-18 | 河南思特瑞节能科技有限公司 | 一种封装相变材料的蜂窝陶瓷及其封装方法 |
CN110408367A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-11-05 | 常州海卡太阳能热泵有限公司 | 高温复合无机相变蓄热材料及制备方法 |
CN114184073A (zh) * | 2021-10-19 | 2022-03-15 | 天津市华淼给排水研究设计院有限公司 | 一种新型高效复合蓄热体及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
JIANFENG WU, ET AL.: "Ceramic–molten salt composites (CPCMs) for high-temperature thermal energy storage: Improving sinterability and thermal stability by using solid wastes as skeletons", 《SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS》 * |
林宗寿主编: "《无机非金属材料工学 第4版》", 31 December 2013, 武汉理工大学出版 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114656937B (zh) | 2023-05-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109233746A (zh) | 无机玻璃封装熔盐-多孔材料的复合相变储热体及其制备 | |
CN101693795A (zh) | 一种膏状保温隔热弹性腻子 | |
US20080157419A1 (en) | Wet method of manufacturing electrolyte-impregnated electrodes for molten carbonate fuel cell | |
CN112552022B (zh) | 一种利用钛铁渣制备太阳能储热陶瓷的方法 | |
CN107940782B (zh) | 一种低成本的太阳能热发电显热-潜热复合储热陶瓷及其制备方法 | |
US5711362A (en) | Method of producing metal matrix composites containing fly ash | |
CN107337438A (zh) | 轻量化方镁石‑镁铝尖晶石耐火材料及其制备方法 | |
CN108865079B (zh) | 一种利用无机玻璃粉封装高温熔盐颗粒相变材料的方法 | |
CN113174239A (zh) | 一种无机盐-陶瓷高温相变复合储热材料的制备方法 | |
CN115043624B (zh) | 一种耐侵蚀大体积混凝土及其制备方法 | |
CN113620637B (zh) | 一种相变蓄能储热材料及其制备方法 | |
CN108383491B (zh) | 高岭土基储热陶瓷及其制备方法 | |
CN113716940A (zh) | 一种新型的蓄热砖及制备方法 | |
CN114656937A (zh) | 一种抗高温变形能力强的环保型陶瓷-熔盐复合储热材料及其制备方法 | |
Chen et al. | Review on Porous Ceramic‐Based Form‐Stable Phase Change Materials: Preparation, Enhance Thermal Conductivity, and Application | |
CN109021931A (zh) | 一种以无机玻璃作为储热介质的相变储热材料制备方法 | |
CN102173814B (zh) | 一种二硅化钼基电热元件及其制备方法 | |
CN115710136B (zh) | 一种中空保温陶粒及其制备方法 | |
CN117125916A (zh) | 混凝土用长耐久膨胀抗裂剂、制备方法及抗裂混凝土 | |
CN108640660B (zh) | 一种制备泡沫氧化铝和泡沫铝/氧化铝复合材料的方法 | |
CN116376520A (zh) | 一种羧甲基壳聚糖增强的纳米氮化硼气凝胶复合相变材料的制备方法 | |
CN113004873B (zh) | 一种熔融盐多孔硅基复合相变储热材料的制备方法 | |
CN114716978A (zh) | 一种多级孔结构载体复合相变储能材料及其制备方法 | |
Zhang et al. | Preparation and performance of composite building materials with phase change material for thermal storage | |
CN1986183A (zh) | 微孔保温页岩砖的生产方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |