一种导热增强的储热材料及其制备方法与流程

本申请涉及储能材料，具体涉及一种导热增强的储热材料及其制备方法。

背景技术：

1、相变储热材料是相变电蓄热技术的核心，是电蓄热装置实现高效存储与释放的关键，因此对其储热密度、导热系数、稳定性和成本具有较高的要求，且相变储热材料在储热技术中具有极大影响，因此低成本、高储热密度、高导热能力的储热材料研究具有重大意义。

2、高温复合相变储热材料作为一种能源转换与存储材料，具有使用温度范围广、储热能力高等优点，可广泛应用于民用采暖、工商业用热、可再生能源消纳、电网调频等领域。但用于高海拔地区时，由于当地气压低、空气稀薄，导致传热能力和效率下降，而目前常见的镁砖、无机盐复合相变材料等电蓄热用高温固态储热材料存在成本较高、导热能力不足以支撑在高寒高海拔地区进行高效的传热换热的问题，因此需要研发一种具有高储热、高导热能力的储热材料，以满足储热技术在高寒高海拔地区的应用。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本申请提供了一种导热增强的储热材料及其制备方法，具体采用如下技术方案：

2、一种导热增强的储热材料，其包括基体、核壳型熔盐和助剂，所述基体、核壳型熔盐和助剂的质量比为25～65：20～45：5～20；所述基体中随机均匀分布着核壳型熔盐；所述核壳型熔盐采用导热增强材料包裹的无机盐，所述核壳型熔盐的内层为若干无机盐颗粒，所述助剂分布在无机盐颗粒边界位置或者间隙之间，以形成导热通路。

3、可选的：所述基体包括氧化镁、二氧化硅的至少一种。

4、可选的：所述助剂包括蒙脱石粉、蛭石粉、云母石粉、铅丹、氧化铋和硅藻土中的一种或几种的混合物。

5、可选的：所述导热增强材料包括氮化铝、石墨、碳化硅的至少一种。

6、可选的：所述无机盐包括碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、碳酸钠、氯化钠和碳酸钡中的一种或几种的混合物。

7、此外本申请还公开一种导热增强的储热材料的制备方法，所述方法至少包括如下步骤：

8、步骤一、将无机盐、导热增强材料按比例进行混合，并在惰性氛围以无机盐熔点进行保温1小时，随后自然冷却，并进行粉碎研磨，获得核壳型熔盐；

9、步骤二、将基体与核壳型熔盐进行均匀混合，形成第一混合料；随后将第一混合料与助剂进行均匀混合，形成第二混合料；

10、步骤三、对第二混合料进行加水进行配料糅合，随后过筛造粒，形成第二过筛熟料；

11、步骤四、将第二过筛熟料放入模具进行模压成型获得复合成型料；

12、步骤五、将复合成型料缓慢干燥后，获得储热材料生坯，随后储热材料生坯经高温加热条件下烧制即可获得储热材料。

13、可选的：所述步骤三中对第二混合料加入质量分数为15％-30％的水进行配料糅合30-60min；进行过筛造粒时，采用筛径为40-100目的过筛机进行粒径筛选。

14、可选的：所述步骤四中对第二过筛熟料进行模压成型时，模压成型的压强选用8-30mpa。

15、可选的：所述步骤五中复合成型料在20℃下干燥3-8小时；所述储热材料生坯的烧结温度为400℃-850℃。

16、可选的：所述储热材料生坯进行烧制时，首先在4小时内由常温升至100℃，并在100℃保温1小时；随后在4小时内由100℃升温至400℃，并在400℃保温2小时；接下来在5小时内由400℃升温至680-820℃，并保温1小时后，停止加热，最后自然冷却。

17、有益效果

18、本申请的技术方案获得了下列有益效果：

19、本申请的储热材料通过调整其内部组分以提升储热材料的导热系数，并且制备阶段通过对储热材料内部进行结构设计，使得储热材料在大规模实际应用场景下，可以通过导热通路实现热量从加热源到内部储热组分的传递，从而实现高效的储释热过程。更适用于高海拔地区空气稀薄情况下，提升了固体储热技术的热利用效率。

技术特征：

1.一种导热增强的储热材料，其特征在于，包括基体、核壳型熔盐和助剂，所述基体、核壳型熔盐和助剂的质量比为25～65：20～45：5～20；所述基体中随机均匀分布着核壳型熔盐；所述核壳型熔盐采用导热增强材料包裹的无机盐，所述核壳型熔盐的内层为若干无机盐颗粒，所述助剂分布在无机盐颗粒边界位置或者间隙之间，以形成导热通路。

2.根据权利要求1所述的储热材料，其特征在于，所述基体包括氧化镁、二氧化硅的至少一种。

3.根据权利要求1所述的储热材料，其特征在于，所述助剂包括蒙脱石粉、蛭石粉、云母石粉、铅丹、氧化铋和硅藻土中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的储热材料，其特征在于，所述导热增强材料包括氮化铝、石墨、碳化硅的至少一种。

5.根据权利要求1所述的储热材料，其特征在于，所述无机盐包括碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、碳酸钠、氯化钠和碳酸钡中的一种或几种的混合物。

6.一种导热增强的储热材料的制备方法，其特征在于，所述方法至少包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤三中对第二混合料加入质量分数为15％-30％的水进行配料糅合30-60min；进行过筛造粒时，采用筛径为40-100目的过筛机进行粒径筛选。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤四中对第二过筛熟料进行模压成型时，模压成型的压强选用8-30mpa。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤五中复合成型料在20℃下干燥3-8小时；所述储热材料生坯的烧结温度为400℃-850℃。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述储热材料生坯进行烧制时，首先在4小时内由常温升至100℃，并在100℃保温1小时；随后在4小时内由100℃升温至400℃，并在400℃保温2小时；接下来在5小时内由400℃升温至680-820℃，并保温1小时后，停止加热，最后自然冷却。

技术总结本申请涉及一种导热增强的储热材料及其制备方法，该储热材料包括基体、核壳型熔盐和助剂，所述基体、核壳型熔盐和助剂的质量比为25～65：20～45：5～20；所述基体中随机均匀分布着核壳型熔盐；所述核壳型熔盐采用导热增强材料包裹的无机盐，所述核壳型熔盐的内层为若干无机盐颗粒，所述助剂分布在无机盐颗粒边界位置或者间隙之间，以形成导热通路。通过调整其内部组分可提升储热材料的导热系数，并且制备阶段通过对储热材料内部进行结构设计，使得储热材料在大规模实际应用场景下，可以通过导热通路实现热量从加热源到内部储热组分的传递，从而实现高效的储释热过程。更适用于高海拔地区空气稀薄情况下，提升了固体储热技术的热利用效率。技术研发人员：张高群,马润生,邓占锋,赵文强,祁富志受保护的技术使用者：北京智慧能源研究院技术研发日：技术公布日：2024/11/14