[发明专利]一种基于多孔粘土的复合化学吸附材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于多孔粘土的复合化学吸附材料及其制备方法，包括30～60wt％的碱土金属无机盐，30～65wt％的多孔粘土，以及4～15wt％的导热剂。将多孔粘土置于600℃下恒温1～3h除去挥发性杂质，然后通过去离子水浸泡2～4h除去残留的可溶性杂质，过滤、球磨、筛分，用碱土金属无机盐水溶液浸渍，然后干燥，去除水分，再与导热剂干法捏合，最后放入模具中，在压力机的作用下，成型即得。本发明首次使用多孔粘土复合碱土金属无机盐，有效改善了材料的传质性能；通过复合导热剂提高了材料的传热性能；复合材料吸附循环稳定性得到改善，并具有较高的储热密度。

技术领域

本发明涉及一种基于多孔粘土的复合化学吸附材料及其制备方法，属于热化学储热领域。

背景技术

现代工业快速发展导致的大量能源消耗和环境污染使得人们致力于寻找可大规模工业应用的可再生资源。太阳能作为一种取之不竭的可再生资源，其转化为电能和热能的技术日趋成熟，然而存在间歇性和供需不匹配等缺陷。由于全球约90％的能源消费与热能的转换和利用有关，因此储热技术引起了人们的广泛关注。根据储热原理，储热技术可分为显热储热、相变储热和热化学储热，其中热化学储热又可分为化学吸附储热与化学反应储热。化学吸附储热是指通过吸附材料在吸附和解吸过程中的热效应进行储热。与其他储热技术相比具有储热密度高、热损失小等特点，具有广阔的应用前景。在众多化学吸附储热材料种类中，水合盐化学吸附材料(无机盐-水蒸气吸附工质对)因环保、低成本和安全等特点引起了人们的广泛关注，可实现太阳能跨季节蓄热和其它低品位热收集，但其使用过程中存在膨胀结块等问题降低了其传质传热性能，导致系统运行过程中的吸附循环稳定性降低，储热性能急剧下降，限制了其工业化进程。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种传质传热性能良好、吸附循环稳定性高且储热密度高的一种基于多孔粘土的复合化学吸附材料及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种基于多孔粘土的复合化学吸附储热材料，包括如下按质量百分比计的组份：

碱土金属无机盐 30～60％；

多孔粘土 30～65％；

导热剂 4～15％。

优选地，该复合化学吸附储热材料包括：

碱土金属无机盐 59.3％；

多孔粘土 33.9％；

导热剂 6.8％。

具体地，所述碱土金属无机盐为硫酸镁、溴化锶、氯化锶或硫酸铝。

所述多孔粘土为硅藻土、凹凸棒土或蛭石。

所述导热剂为石墨、碳纤维、活性炭或泡沫铜。

优选地，所述碱土金属无机盐的水蒸气吸附/脱附反应温度范围为30～120℃。

进一步地，本发明还提供上述基于多孔粘土的复合化学吸附储热材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)纯化：将多孔粘土置于600℃下恒温1～3h除去挥发性杂质，然后通过去离子水浸泡2～4h除去残留的可溶性杂质，过滤；

(2)球磨：将步骤(1)纯化后的多孔粘土进行球磨1～3h，球磨机转速为20～50r/min；

(3)筛分：将步骤(2)球磨后的多孔粘土通过100～400目标的准筛，得到粉料A；