專利名稱：一種金屬基復合熔融鹽蓄熱材料的制備方法
技術領域：
節能材料科學領域。
背景技術：
我國是能源消耗大國，但能源利用效率很低，余熱浪費嚴重。工業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，因而節能空間很大。所以，開發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單位重量(體積)潛熱蓄熱量非常大的特點把熱能貯藏起來加以利用。對于固體顯熱技術中的蓄熱材料來說，一般具有化學和機械穩定性好、安全性好、傳熱性好的優點，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行蓄熱和放熱。對于潛熱蓄熱技術中的蓄熱材料來說，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使用時要保持在一定溫度下吸熱和放熱，化學穩定性好、安全性好，但相變時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點，盡量克服兩者的不足去開發新型高性能復合蓄熱材料，是當今蓄熱材料研究開發的重點課題。
本申請人在申請號為01133785.0，名稱為《一種復合蓄熱材料的制備工藝及復合充填蓄熱室》的專利申請中提出了一種將相變潛熱蓄熱材料復合到固相顯熱蓄熱材料中去，制備出既兼備顯熱蓄熱材料和潛熱蓄熱材料兩者優點，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，復合過程在真空爐中進行，復合過程溫度比相變潛熱蓄熱材料的熔點高100～400℃，真空度控制為10Pa～105Pa，相變潛熱蓄熱材料在復合材料中所占重量百分比為10～40％。之后本申請人又對金屬基的顯熱蓄熱材料與相變潛熱熔融鹽進行復合的技術開展研究，并取得了成果，從而使得顯熱蓄熱材料的領域從陶土類向金屬基類擴展，使得相變潛熱蓄熱材料復合到固相顯熱蓄熱材料中去的技術更趨完善，運用領域更廣，獲得的復合材料的種類更多。
發明內容1.發明目的將潛熱熔融鹽復合到金屬基顯熱蓄熱材料中去，從而使得顯熱蓄熱材料領域從陶土類向金屬基類擴展，使得相變潛熱蓄熱材料復合到固相顯熱蓄熱材料中去的技術更趨完善，獲得的復合材料種類更多，運用領域更廣，以適應各種技術領域對復合蓄熱材料的需要。
2.技術方案采用熔浸法、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、溫度設置在其相變溫度以上10～100℃，然后在熔融鹽中加入多孔質金屬基顯熱蓄熱材料進行復合，從加熱爐中取出的復合蓄熱材料經冷卻后，再在其表面電沉積一層與多孔質金屬基體材料相同的金屬膜，最后制得復合材料成品。
工藝條件(1)顯熱蓄熱材料是多孔質金屬基蓄熱材料，如多孔質鎳，泡沫鎳、多孔質鋁，泡沫鋁等；(2)潛熱蓄熱材料，在加熱爐中熔化，溫度設置在其相變溫度以上10～100℃；(3)復合過程的溫度控制在比潛熱蓄熱材料的熔點高50～200℃；復合時間1-3小時；(4)潛熱蓄熱材料在復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；與公知技術相比所具有的優點及積極效果(1)將相變潛熱材料復合到金屬基顯熱蓄熱材料中成為具備兩者優點的復合蓄熱材料，該種復合材料具有快速放熱快速蓄熱及蓄熱密度高等優點。
(2)復合材料中的顯熱蓄熱材料領域從陶土類向金屬基類擴展，獲得的復合材料種類更多，運用領域更廣，適應了各種技術領域對復合蓄熱材料的要求。
(3)復合蓄熱材料中潛熱蓄熱材料所占的重量百分比大幅提高。導熱性良好，熱效率高。
具體實施例方式實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.復合過程溫度954～1000℃，時間2.5小時；3.碳酸鈉在復合蓄熱材料中的重量百分比為77.4％；實施結果所得到的復合蓄熱材料在200K、400K、600K、800K、1000K、1200K時的蓄熱密度分別為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.復合過程溫度為700～800℃，復合時間3小時；3.碳酸鋰在復合蓄熱材料中的重量百分比為76.5％實施結果所制得的復合蓄熱材料在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。
權利要求
1.一種金屬基復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的顯熱蓄熱材料，控制復合溫度，在此進行復合，從加熱爐中取出復合蓄熱材料，再在其表面電積一層保護膜即得成品，其特征在于1)所述多孔質蓄熱材料是多孔質金屬基蓄熱材料；2)潛熱蓄熱材料在加熱爐中熔化溫度設置在其相變溫度以上10～100℃；3)復合過程溫度控制在比潛熱蓄熱材料的熔點高50～200℃，復合時間1-3小時；4)潛熱蓄熱材料在復合材料中的重量百分比為50～80％；5)所述的在復合材料表面電沉積一層保護膜是與多孔質金屬基顯熱蓄熱材料相同的金屬膜。
全文摘要
一種金屬基復合熔融鹽蓄熱材料的制備方法，將潛熱熔融鹽復合到金屬基顯熱蓄熱材料中，復合溫度比潛熱蓄熱材料的熔點高50～200℃，復合時間1～3小時，潛熱蓄熱材料在復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％。該復合材料綜合了兩種蓄熱材料的優點又克服了兩者的缺點，具有快速蓄熱放熱，蓄熱密度高，導熱性良好的優點，金屬基顯熱蓄熱材料與陶土類顯熱蓄熱材料一起，使該復合蓄熱材料具有更廣泛的用途。
文檔編號C09K5/00GK1390911SQ02133310
公開日2003年1月15日 申請日期2002年6月17日 優先權日2002年6月17日
發明者王 華, 何方, 祁先進, 胡建杭, 馬文會 申請人:昆明理工大學