一種三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種儲熱材料，特別涉及一種三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]熔融鹽是鹽的熔融態(tài)液體，通常說的熔融鹽是指無機鹽的熔融體。硝酸熔鹽是無機鹽的一種，其固態(tài)大部分為離子晶體，在高溫下熔化后形成離子熔體。與水溶液一樣，熔鹽也是一種溶劑，是一種不含水的高溫熔劑，熔化時解離為離子，正負離子靠庫侖力互相作用，所以可用作高溫下的反應介質。目前許多學者對混合硝酸熔融鹽的性質與結構進行了研究，使混合硝酸熔融鹽作為傳熱蓄熱介質的特性有所提高，推動了硝酸熔融鹽產業(yè)的發(fā)展?，F今硝酸熔鹽的研究范圍在不斷擴大，并已滲透到現代科學的各個領域。不論是對硝酸熔融鹽材料本身的研究，還是對硝酸熔融鹽應用的研究都已成為近年來科學領域研究的熱點與重點。但是硝酸熔鹽體系在熱發(fā)電領域的應用仍然存在成本高、效率低和熱穩(wěn)定差等缺點并制約著其應用，比如傳熱蓄熱介質性能還有待提高。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明提供一種具有蓄熱傳熱作用的三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料。
[0004]本發(fā)明還提供所述三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料的制備方法。
[0005]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:
一種三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料，所述的三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料是由硝酸鹽和水滑石混合后加熱至熔融狀態(tài)后冷卻得到，所述的水滑石與硝酸鹽的質量比為1/100 ?20/100。
[0006]水滑石材料屬于陰離子型層狀化合物。水滑石加熱到一定溫度發(fā)生分解，熱分解過程包括脫層間水，脫碳酸根離子，層板羥基脫水等步驟。在空氣中低于200°C時，僅失去層間水分，對其結構無影響，當加熱到250~450°C時，失去更多的水分，同時有C02生成，加熱到450~500°C時，C032消失，完全轉變?yōu)镃O 2，生成雙金屬復合氧化物。在加熱過程中，水滑石的有序層狀結構被破壞，表面積增加，孔容增加。當加熱溫度超過600°C時，則分解后形成的金屬氧化物開始燒結，致使表面積降低，孔體積減小，通常形成尖晶石MgAl204和MgO。利用水滑石加熱過程中物態(tài)變化需吸收能量的特點，將水滑石材料加入到熔鹽，從而改變熔鹽的傳熱蓄熱性能，制備出新型的儲熱材料，同時，也為熔鹽傳熱蓄熱材料的高性能化提供了一種新的途徑。
[0007]作為優(yōu)選，所述的水滑石為鎂鋁型水滑石、鎂鋅型水滑石、鋁鋅型水滑石或鎂鋁鋅型水滑石。
[0008]作為優(yōu)選，所述的硝酸鹽為硝酸鉀、硝酸鈉和硝酸鋰的混合物，其中硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸鋰的質量比為54:36:10o這種比例的三元硝酸熔鹽的熔點低于200°C，與水滑石有較好的相容性，此外該三元硝酸熔鹽不含亞硝酸鹽，相對而言毒性較小，適用范圍較廣。
[0009]—種所述的三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料的制備方法，該方法主要是將三種硝酸鹽和水滑石一起混合均勻后，加熱至熔融，冷卻后得到三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料。
[0010]作為優(yōu)選，根據配比稱取硝酸鹽和水滑石，經干燥、研磨均勻后，置于250°C ~400°C的馬弗爐中30~180分鐘，加熱冷卻后碾磨至粉狀，得到三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料。
[0011]作為優(yōu)選，所述的硝酸鹽為硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸鋰的混合物，熔鹽中硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸鋰的質量比54:36:10o
[0012]作為優(yōu)選，所述的水滑石為鎂鋁型水滑石、鎂鋅型水滑石、鋁鋅型水滑石或鎂鋁鋅型水滑石。
[0013]與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果體現在如下幾方面:
1、本發(fā)明制得的三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料不僅廣泛應用于化學、石化、太陽能電池及冶金等行業(yè)，而且具有潛熱高、儲熱性能優(yōu)異，可循環(huán)重復使用的優(yōu)勢。
[0014]2、本發(fā)明所述的三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料中水滑石片層的阻隔作用改善了熔鹽的熱穩(wěn)定性能，提高了熔鹽的上限使用溫度。
[0015]3、三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料熔融過程中，水滑石材料發(fā)生了脫層間水，脫碳酸根離子，層板羥基脫水等過程，從而影響了復合儲熱材料熱物性，提高了復合儲熱材料的潛熱，改善了復合儲熱材料蓄熱能力。
[0016]4、本發(fā)明所述的三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料適用范圍廣、蓄熱效果好、性能穩(wěn)定；本發(fā)明所述的三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料制備操作簡便，成本低廉，易于工業(yè)化。
【具體實施方式】
[0017]下面通過具體實施例，對本發(fā)明的技術方案作進一步的具體說明。應當理解，本發(fā)明的實施并不局限于下面的實施例，對本發(fā)明所做的任何形式上的變通和/或改變都將落入本發(fā)明保護范圍。
[0018]在本發(fā)明中，若非特指，所有的份、百分比均為重量單位，所采用的設備和原料等均可從市場購得或是本領域常用的。下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領域的常規(guī)方法。
[0019]水滑石為工業(yè)產品，可從市場上購買。
[0020]實施例1:三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料的制備
將54g硝酸鉀、36g硝酸鈉、10g硝酸鋰與5.5g鎂鋁型水滑石組成的混合物放在120 °C烘箱內烘干24小時，經研缽研磨均勻后，置于250 V的馬弗爐中180分鐘，冷卻后碾磨至粉狀，制得三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料，測得三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料的潛熱為 56.6J/g0
[0021]實施例2
三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料的制備操作同實施例1。三元硝酸鹽由54g硝酸鉀、36g硝酸鈉、10g硝酸鋰組成，水滑石與三元硝酸鹽的質量比為1/100，熔融混合溫度為400°C，時間為30分鐘，測得三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料的潛熱為51.8J/g。
[0022]實施例3
三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料的制備操作同實施例1。三元硝酸鹽由54g硝酸鉀、36g硝酸鈉、10g硝酸鋰組成，水滑石與三元硝酸鹽的質量比為20/100，熔融混合溫度為300°C，時間為60分鐘，測得三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料的潛熱為101.lj/g。
[0023]實施例4
三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料的制備操作同實施例1。三元硝酸鹽由54g硝酸鉀、36g硝酸鈉、10g硝酸鋰組成，水滑石與三元硝酸鹽的質量比為10/100，熔融混合溫度為280°C，時間為70分鐘，測得三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料的潛熱為64.8J/g。
[0024]實施例5
三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料的制備操作同實施例1。三元硝酸鹽由54g硝酸鉀、36g硝酸鈉、10g硝酸鋰組成，水滑石與三元硝酸鹽的質量比為15/100，熔融混合溫度為350°C，時間為45分鐘，測得三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料的潛熱為72.9J/g。
[0025]該三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料與硝酸熔鹽/石墨儲熱材料相比，不僅具有潛熱大、儲熱密度高等優(yōu)點，而且制備工藝操作相對簡單，原料成本比較低廉。
[0026]以上所述的實施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。
【主權項】
1.一種三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料，其特征在于:所述的三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料是由硝酸鹽和水滑石混合后加熱至熔融狀態(tài)后冷卻得到，所述的水滑石與硝酸鹽的質量比為1/100?20/100。2.根據權利要求1所述的三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料，其特征在于:所述的水滑石為鎂鋁型水滑石、鎂鋅型水滑石、鋁鋅型水滑石或鎂鋁鋅型水滑石。3.根據權利要求1所述的三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料，其特征在于:所述的硝酸鹽為硝酸鉀、硝酸鈉和硝酸鋰的混合物，其中硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸鋰的質量比為54:36:10。4.一種權利要求1所述的三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料的制備方法，其特征在于:該方法主要是將三種硝酸鹽和水滑石一起混合均勻后，加熱至熔融，冷卻后得到三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料。5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于:根據配比稱取硝酸鹽和水滑石，經干燥、研磨均勻后，置于250 °C -400°C的馬弗爐中30~180分鐘，加熱冷卻后碾磨至粉狀，得到三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料。6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述的硝酸鹽為硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸鋰的混合物，熔鹽中硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸鋰的質量比54:36:10o7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述的水滑石為鎂鋁型水滑石、鎂鋅型水滑石、鋁鋅型水滑石或鎂鋁鋅型水滑石。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種儲熱材料，特別涉及一種三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料及其制備方法。一種三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料，所述的三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料是由硝酸鹽和水滑石混合后加熱至熔融狀態(tài)后冷卻得到，所述的水滑石與硝酸鹽的質量比為1/100～20/100。本發(fā)明制得的三元硝酸鹽/水滑石復合儲熱材料不僅廣泛應用于化學、石化、太陽能電池及冶金等行業(yè)，而且具有潛熱高、儲熱性能優(yōu)異，可循環(huán)重復使用的優(yōu)勢。
【IPC分類】C09K5/12
【公開號】CN105255454
【申請?zhí)枴緾N201510652956
【發(fā)明人】鄭葉芳
【申請人】鄭葉芳
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年10月11日