[发明专利]一种可抑制烧结、增强导热的钙基化学储热材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可抑制烧结、增强导热储热材料及其制备方法，用于通过正逆化学反应储存太阳能，属于太阳能化学储热技术领域。

背景技术

随着化石能源的不断消耗，资源短缺与环境污染越来越严重，人们对太阳能的需求越来越强烈。化学储热主要用于太阳能的提质和运输，由于其具有可跨越时间、空间的特殊功能，能满足间断性太阳能储热的要求，使其在太阳能储热中起着重要的作用。

现阶段太阳能化学储热一般采用氢氧化钙分解为氧化钙和水的正逆反应。氢氧化钙吸收热量，正向分解生成氧化钙和水；氧化钙与水反应，放出热量，生成氢氧化钙。氧化钙与水的反应性能是氧化钙/水化学储热系统的关键因素。在实际使用中，期望氧化钙能在水合/煅烧循环中保持较高反应活性，具有良好的动力学反应特性、稳定的循环水合转化率。但几乎所有钙基反应物的相关研究均表明，钙基反应物存在活性衰退问题，即水合反应转化率在多次水合/煅烧循环之后出现强烈衰退。随着循环次数增加，氧化钙水合转化率可从初始的80％以上降低至第50次循环后的7-8％。且氧化钙的导热性极差，导热率仅有石墨的十二万分之一，非常不利于整体系统的正常运行。因此，开发一种可抑制烧结、增强导热的钙基化学储热材料显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有钙基反应物水合反应转化率在多次水合/煅烧循环之后出现强烈衰退的技术问题，提供了一种可抑制烧结、增强导热的钙基化学储热材料及其制备方法。

一种可抑制烧结、增强导热的钙基化学储热材料由酚醛树脂、六亚甲基四胺、乙醇，纳米碳酸钙，聚氨酯泡沫制成，其中纳米碳酸钙与酚醛树脂的质量比为1-7:10，酚醛树脂、六亚甲基四胺与乙醇的质量比为(20-30):(1-5):(50-90)，纳米碳酸钙与聚氨酯泡沫的体积比为(1-7):(8-10)。

该制备方法如下：

一、将酚醛树脂、六亚甲基四胺与乙醇按照质量比为(20-30):(1-5):(50-90)的比例混合，然后加入纳米碳酸钙和酚醛树脂，纳米碳酸钙与酚醛树脂的质量比为1-7:10，搅拌5min-30min，使纳米碳酸钙均匀分散，得到混合溶液；

二、将聚氨酯泡沫浸入混合溶液30分钟，纳米碳酸钙与聚氨酯泡沫的体积比为(1-7):(8-10)；

三、然后在120℃-180℃下固化10-20小时，得固化样品；

四、将固化样品在流动氮气中以5℃/min的升温速率升至800℃-1000℃加热0.5h-2h，得到CaO/泡沫炭材料；

五、用质量分数5％的盐酸去除CaO/泡沫炭材料中的CaO，得到可抑制烧结、增强导热的钙基化学储热材料。

本发明有以下优点：

1)本发明制备该化学储热材料的原料来源广泛，本发明中泡沫炭的制备方法适用于各种不同成分的钙基物质，运用上具有普适性，操作上具有可行性。

2)通过浸渍法利用聚氨酯泡沫对碳酸钙的吸附，制备方法简单易行。引入适当摩尔比例的盐酸，既能保证氧化钙与泡沫炭的有效结合，又避免过多的氯盐对化学储热材料性能的影响。

3)本发明制备的化学储热材料与现有研究报道的膨胀石墨掺杂改性钙基化学储热物质相比性能更佳，50次水合/煅烧循环反应转化率可达81.7％。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式一种可抑制烧结、增强导热的钙基化学储热材料由酚醛树脂、六亚甲基四胺、乙醇，纳米碳酸钙，聚氨酯泡沫制成，其中纳米碳酸钙与酚醛树脂的质量比为1-7:10，酚醛树脂、六亚甲基四胺与乙醇的质量比为(20-30):(1-5):(50-90)，纳米碳酸钙与聚氨酯泡沫的体积比为(1-7):(8-10)。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是纳米碳酸钙与酚醛树脂的质量比为5:10。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是酚醛树脂、六亚甲基四胺与乙醇的质量比为(22-28):(2-4):(60-80)。其它与具体实施方式一或二之一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是酚醛树脂、六亚甲基四胺与乙醇的质量比为25:2.5:75。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是纳米碳酸钙与聚氨酯泡沫的体积比为(1-7):(8-10)。其它与具体实施方式一至四之一相同。