[发明专利]一种传热储热材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种传热储热材料及其制备方法和应用。本发明的传热储热材料的组成包括硝酸熔盐和掺杂在硝酸熔盐中的改性氧化镁纳米颗粒，改性氧化镁纳米颗粒的组成包括氧化镁纳米颗粒和修饰在氧化镁纳米颗粒表面的碳酸熔盐。本发明的传热储热材料的制备方法包括以下步骤：1)制备氧化镁纳米颗粒；2)制备改性氧化镁纳米颗粒；3)将改性氧化镁纳米颗粒和硝酸熔盐混合，再进行煅烧，即得成品。本发明的传热储热材料具有熔点低、温域宽、比热容大、储能密度大、导热系数大、热导率高等优点，在工业余热回收、太阳能热发电等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及传热储热材料技术领域，具体涉及一种传热储热材料及其制备方法和应用。

背景技术

高效传热储热技术能够有效解决太阳能规模化利用和工业余热回收过程中存在的能量供应间歇性和不稳定性问题，可以有效提高能量转换和利用的效率，而传热储热材料的研究开发是高效传热储热技术发展的关键。

目前，常用于传储热系统的熔盐材料主要包括氯化物熔盐、碳酸熔盐和硝酸熔盐。氯化物熔盐的相关热物性并不突出，且存在腐蚀性强、高温长时间保温稳定性差、容易挥发等问题，会极大地影响储热系统的构建与维护。碳酸熔盐具有较高的比热容和热导率，但其熔点高，储能温域窄，在高温下黏度较大。硝酸熔盐是一种已经商用的熔盐传蓄热材料，具有优异的高温热稳定性，其熔点低(最低在100℃以下)，腐蚀性低，但比热容和热导率比碳酸熔盐低，限制了其在工程应用中的传热储热效率。

研究发现，通过在硝酸熔盐中加入膨胀石墨、泡沫陶瓷、泡沫金属、碳纳米管、水玻璃、氧化铝纳米颗粒等介质可以改善硝酸熔盐的热物性(CN 108117860 A、CN 108531142A、CN 103923612 A、CN 104559941 A等)，通过在碳酸熔盐中加入镁粉、金属氧化物等可以改善碳酸熔盐的热物性(CN 107177348 A)。然而，以上方法虽然可以增加熔盐材料的热导率或/和扩宽熔盐材料的工作温度范围，但均无法提高熔盐材料的比热容和储能密度，甚至还有可能会导致熔盐材料的比热容变小。

因此，开发一种兼具低熔点、宽温域、高比热、高导热等优点的传热储热材料具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传热储热材料及其制备方法和应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种传热储热材料，其组成包括硝酸熔盐和掺杂在硝酸熔盐中的改性氧化镁纳米颗粒，改性氧化镁纳米颗粒的组成包括氧化镁纳米颗粒和修饰在氧化镁纳米颗粒表面的碳酸熔盐。

优选的，所述传热储热材料中硝酸熔盐和改性氧化镁纳米颗粒的质量百分含量为：硝酸熔盐：95％～99.5％；改性氧化镁纳米颗粒：0.5％～5％。

优选的，所述改性氧化镁纳米颗粒的粒径为50nm～1000nm。

优选的，所述硝酸熔盐为硝酸钙-硝酸钠-硝酸钾三元硝酸熔盐、硝酸钾-硝酸钠-亚硝酸钠三元硝酸熔盐、硝酸钾-硝酸钠二元硝酸熔盐中的一种。

优选的，所述硝酸钙-硝酸钠-硝酸钾三元硝酸熔盐由以下质量百分比的组分组成：硝酸钙：40％～50％；硝酸钠：8％～10％；硝酸钾：40％～50％。

优选的，所述硝酸钾-硝酸钠-亚硝酸钠三元硝酸熔盐由以下质量百分比的组分组成：硝酸钾：50％～60％；硝酸钠：5％～10％；亚硝酸钠：35％～45％。

优选的，所述硝酸钾-硝酸钠二元硝酸熔盐由以下质量百分比的组分组成：硝酸钾：60％～70％；硝酸钠：30％～40％。

优选的，所述碳酸熔盐为碳酸锂-碳酸钠-碳酸钾三元碳酸熔盐。

优选的，所述碳酸锂-碳酸钠-碳酸钾三元碳酸熔盐由以下质量百分比的组分组成：碳酸锂：30％～33％；碳酸钠：30％～40％；碳酸钾：30％～40％。