專利名稱：一種金屬基復(fù)合熔融鹽蓄熱材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
節(jié)能材料科學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國是能源消耗大國，但能源利用效率很低，余熱浪費(fèi)嚴(yán)重。工業(yè)爐是我國的能耗大戶約占全國總能耗的20％，但其熱效率一般只有50％左右，因而節(jié)能空間很大。所以，開發(fā)和利用新的高效蓄熱材料顯得意義重大。公知的熱能的貯藏一般分為顯熱蓄熱和潛熱蓄熱。其中顯熱蓄熱是利用陶磁粒、水、油等的熱容量進(jìn)行蓄熱，把熱能貯藏起來加以利用。而潛熱蓄熱則利用相變材料的固液相相變時(shí)單位重量(體積)潛熱蓄熱量非常大的特點(diǎn)把熱能貯藏起來加以利用。對(duì)于固體顯熱技術(shù)中的蓄熱材料來說，一般具有化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性好、安全性好、傳熱性好的優(yōu)點(diǎn)，但單位重量(體積)的蓄熱量較小，很難保持在一定的溫度下進(jìn)行蓄熱和放熱。對(duì)于潛熱蓄熱技術(shù)中的蓄熱材料來說，一般具有單位重量(體積)蓄熱量大，在相變溫度附近的溫度范圍內(nèi)使用時(shí)要保持在一定溫度下吸熱和放熱，化學(xué)穩(wěn)定性好、安全性好，但相變時(shí)液固兩相界面處的傳熱效果差。如何充分利用固體顯熱蓄熱材料和潛熱蓄熱材料兩者的優(yōu)點(diǎn)，盡量克服兩者的不足去開發(fā)新型高性能復(fù)合蓄熱材料，是當(dāng)今蓄熱材料研究開發(fā)的重點(diǎn)課題。
本申請(qǐng)人在申請(qǐng)?zhí)枮?1133785.0，名稱為《一種復(fù)合蓄熱材料的制備工藝及復(fù)合充填蓄熱室》的專利申請(qǐng)中提出了一種將相變潛熱蓄熱材料復(fù)合到固相顯熱蓄熱材料中去，制備出既兼?zhèn)滹@熱蓄熱材料和潛熱蓄熱材料兩者優(yōu)點(diǎn)，又克服了兩者不足且具備快速放熱，快速蓄熱及蓄熱密度高的復(fù)合蓄熱材料。其中的顯熱蓄熱材料是采用碳化硅、氧化鋁、氧化鎂、陶瓷、石墨等陶磁類，復(fù)合過程在真空爐中進(jìn)行，復(fù)合過程溫度比相變潛熱蓄熱材料的熔點(diǎn)高100～400℃，真空度控制為10Pa～105Pa，相變潛熱蓄熱材料在復(fù)合材料中所占重量百分比為10～40％。之后本申請(qǐng)人又對(duì)金屬基的顯熱蓄熱材料與相變潛熱熔融鹽進(jìn)行復(fù)合的技術(shù)開展研究，并取得了成果，從而使得顯熱蓄熱材料的領(lǐng)域從陶土類向金屬基類擴(kuò)展，使得相變潛熱蓄熱材料復(fù)合到固相顯熱蓄熱材料中去的技術(shù)更趨完善，運(yùn)用領(lǐng)域更廣，獲得的復(fù)合材料的種類更多。

發(fā)明內(nèi)容1.發(fā)明目的將潛熱熔融鹽復(fù)合到金屬基顯熱蓄熱材料中去，從而使得顯熱蓄熱材料領(lǐng)域從陶土類向金屬基類擴(kuò)展，使得相變潛熱蓄熱材料復(fù)合到固相顯熱蓄熱材料中去的技術(shù)更趨完善，獲得的復(fù)合材料種類更多，運(yùn)用領(lǐng)域更廣，以適應(yīng)各種技術(shù)領(lǐng)域?qū)?fù)合蓄熱材料的需要。
2.技術(shù)方案采用熔浸法、制備工藝如下將鋰、鈉、鉀、鈣等的鹽類潛熱蓄熱材料在加熱爐中加熱熔化成熔融鹽、溫度設(shè)置在其相變溫度以上10～100℃，然后在熔融鹽中加入多孔質(zhì)金屬基顯熱蓄熱材料進(jìn)行復(fù)合，從加熱爐中取出的復(fù)合蓄熱材料經(jīng)冷卻后，再在其表面電沉積一層與多孔質(zhì)金屬基體材料相同的金屬膜，最后制得復(fù)合材料成品。
工藝條件(1)顯熱蓄熱材料是多孔質(zhì)金屬基蓄熱材料，如多孔質(zhì)鎳，泡沫鎳、多孔質(zhì)鋁，泡沫鋁等；(2)潛熱蓄熱材料，在加熱爐中熔化，溫度設(shè)置在其相變溫度以上10～100℃；(3)復(fù)合過程的溫度控制在比潛熱蓄熱材料的熔點(diǎn)高50～200℃；復(fù)合時(shí)間1-3小時(shí)；(4)潛熱蓄熱材料在復(fù)合材料中的重量百分比為50～80％；(5)顯熱蓄熱材料孔隙率25～85％；(6)潛熱蓄熱材料是氟化鋰、硝酸鋰、硫酸鋰、氧化鋰、氫化鋰、氫氧化鋰、碳酸鈉等鋰、鈉、鉀、鈣等的氧化物及鹽類；與公知技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)及積極效果(1)將相變潛熱材料復(fù)合到金屬基顯熱蓄熱材料中成為具備兩者優(yōu)點(diǎn)的復(fù)合蓄熱材料，該種復(fù)合材料具有快速放熱快速蓄熱及蓄熱密度高等優(yōu)點(diǎn)。
(2)復(fù)合材料中的顯熱蓄熱材料領(lǐng)域從陶土類向金屬基類擴(kuò)展，獲得的復(fù)合材料種類更多，運(yùn)用領(lǐng)域更廣，適應(yīng)了各種技術(shù)領(lǐng)域?qū)?fù)合蓄熱材料的要求。
(3)復(fù)合蓄熱材料中潛熱蓄熱材料所占的重量百分比大幅提高。導(dǎo)熱性良好，熱效率高。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一顯熱蓄熱材料采用泡沫金屬鎳、潛熱蓄熱材料為碳酸鈉，工藝條件如下1.潛熱蓄熱材料在加熱爐中的加熱熔化溫度為800～960℃；2.復(fù)合過程溫度954～1000℃，時(shí)間2.5小時(shí)；3.碳酸鈉在復(fù)合蓄熱材料中的重量百分比為77.4％；實(shí)施結(jié)果所得到的復(fù)合蓄熱材料在200K、400K、600K、800K、1000K、1200K時(shí)的蓄熱密度分別為235KJ/kg(千焦/千克)、428.5KJ/kg、624.4KJ/kg、925.5KJ/kg、1382-9KJ/kg、1565.2KJ/kg。
實(shí)施例二顯熱蓄熱材料采用泡沫金屬鋁、潛熱蓄熱材料用碳酸鋰、工藝條件如下1.潛熱蓄熱材料在加熱爐中的加熱熔化溫度為650～750℃。
2.復(fù)合過程溫度為700～800℃，復(fù)合時(shí)間3小時(shí)；3.碳酸鋰在復(fù)合蓄熱材料中的重量百分比為76.5％實(shí)施結(jié)果所制得的復(fù)合蓄熱材料在200K、400K、600K、800K、1000K、1200K的蓄熱密度分別為258.5、325.6、563.4、894.5、1235、1498.5KJ/kg。
權(quán)利要求
1.一種金屬基復(fù)合熔融鹽蓄熱材料的制備方法，將鋰、鈉、鉀、鈣等的氧化物及鹽類潛熱蓄熱材料在加熱爐中加熱熔化成熔融鹽、在該熔融鹽中加入多孔質(zhì)的顯熱蓄熱材料，控制復(fù)合溫度，在此進(jìn)行復(fù)合，從加熱爐中取出復(fù)合蓄熱材料，再在其表面電積一層保護(hù)膜即得成品，其特征在于1)所述多孔質(zhì)蓄熱材料是多孔質(zhì)金屬基蓄熱材料；2)潛熱蓄熱材料在加熱爐中熔化溫度設(shè)置在其相變溫度以上10～100℃；3)復(fù)合過程溫度控制在比潛熱蓄熱材料的熔點(diǎn)高50～200℃，復(fù)合時(shí)間1-3小時(shí)；4)潛熱蓄熱材料在復(fù)合材料中的重量百分比為50～80％；5)所述的在復(fù)合材料表面電沉積一層保護(hù)膜是與多孔質(zhì)金屬基顯熱蓄熱材料相同的金屬膜。
全文摘要
一種金屬基復(fù)合熔融鹽蓄熱材料的制備方法，將潛熱熔融鹽復(fù)合到金屬基顯熱蓄熱材料中，復(fù)合溫度比潛熱蓄熱材料的熔點(diǎn)高50～200℃，復(fù)合時(shí)間1～3小時(shí)，潛熱蓄熱材料在復(fù)合材料中的重量百分比為50～80％，金屬基顯熱蓄熱材料的孔隙率為25～85％。該復(fù)合材料綜合了兩種蓄熱材料的優(yōu)點(diǎn)又克服了兩者的缺點(diǎn)，具有快速蓄熱放熱，蓄熱密度高，導(dǎo)熱性良好的優(yōu)點(diǎn)，金屬基顯熱蓄熱材料與陶土類顯熱蓄熱材料一起，使該復(fù)合蓄熱材料具有更廣泛的用途。
文檔編號(hào)C09K5/00GK1390911SQ02133310
公開日2003年1月15日 申請(qǐng)日期2002年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月17日
發(fā)明者王 華, 何方, 祁先進(jìn), 胡建杭, 馬文會(huì) 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)