[发明专利]一种兼具高吸光性、循环稳定性的化学储放热材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种兼具高吸光性、循环稳定性的化学储放热材料及其制备方法和应用，化学储放热材料包括，主储放热前驱材料、次储放热前驱材料、光学改性材料和抗烧结改性剂；其中，所述主储放热前驱材料为高温煅烧后产物只为氧化钙的钙基化合物；所述次储放热前驱材料为高温煅烧后产物为钴氧化物的钴基化合物；所述光学改性材料为具有增强太阳能辐射吸收比的物质；所述抗烧结改性剂为能够阻碍储放热材料粒子团聚、粘附、结块的物质。本发明的储放热材料能够提高对太阳辐射的总体吸收比，简化了高温聚光集热和储热系统，并可额外提高对特定波段的吸收比，同时具有更优的储放热反应循环稳定性和更高的储能密度。

技术领域

本发明属于热化学储能技术领域，具体涉及到一种兼具高吸光性、循环稳定性的化学储放热材料及其制备方法和应用。

背景技术

能源动力是社会进步和发展的基础，目前世界上大量化石能源的消耗造成了环境恶化和能源危机，为加速全球能源结构向低碳化转型，能源革命势在必行。太阳能经聚光之后产生的高温热量是一种理想的可再生能源。而高效储能技术可以解决该能源时空供需不平衡的内在问题，对促进能源结构实现绿色转型具有重大意义。

在高效储能技术中，热化学储热具有较高的储能密度及较高的工作温度，可实现几乎无损的热量储存，适合季节性长期储热和远距离运输，能最大限度地提升太阳能储能效率，在太阳能利用系统中倍受关注。

在高温热化学储放热材料中，钙基碳酸盐和钴基金属氧化物不仅储能密度高(873～3184kJ/kg)，而且反应温度高，二者的储能密度和工作温度与太阳能聚光高温储热系统需求相适配。但钙基碳酸盐储热材料在多次循环后会发生严重烧结，出现颗粒团聚、孔隙堵塞现象，进而抑制了反应气体在固体表面的扩散，导致储放热反应转化率低，循环稳定性差。且钙基碳酸盐对太阳辐射能量的吸收比不足10％，阻碍了对太阳光热的直接吸收，增加了传热热阻；而钴基金属氧化物成本较高并有毒性；且目前的材料抗烧结稳定剂和高吸光改性剂都不直接参与储热过程，造成质量储能密度的进一步损失。以上问题严重制约了钙基碳酸盐和钴基金属氧化物在热化学储热中的实际应用。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

本发明的其中一个目的是提供一种兼具高吸光性、循环稳定性的化学储放热材料，该储热材料能够提高对太阳辐射的总体吸收比并额外提高对特定波段的吸收比，以便与光伏发电结合最大化太阳能利用效率；同时相较于传统钙基储热材料，该材料具有更优的储放热反应循环稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种兼具高吸光性、循环稳定性的化学储放热材料，包括，主储放热前驱材料、次储放热前驱材料、光学改性材料和抗烧结改性剂；

其中，所述主储放热前驱材料为高温煅烧后产物只为氧化钙的钙基化合物；

所述次储放热前驱材料为高温煅烧后产物为钴氧化物的钴基化合物；

所述光学改性材料为具有增强太阳能辐射吸收比的物质；所述光学改性材料或其前驱材料为钴基金属氧化物、锰基金属氧化物、钴基金属硝酸盐、锰基金属硝酸盐及其各自的水合物中的一种或多种；

所述抗烧结改性剂为能够阻碍储放热材料粒子团聚、粘附、结块的物质；所述抗烧结改性剂或其前驱材料为锰基金属氧化物、镁基金属氧化物、锰基金属硝酸盐、镁基金属硝酸盐及其各自水合物中的一种或多种。

作为本发明兼具高吸光性、循环稳定性的化学储放热材料的一种优选方案，其中：所述钙基化合物包括氢氧化钙、纳米碳酸钙、微米碳酸钙、硝酸钙及其水合物中的一种或多种。