高储热密度化学储热材料及其制备方法与流程

本发明涉及的是储热领域的技术，具体是一种具有单位体积储热密度在1500KJ/L以上且有助于提高传热性能的化学储热材料制备方法。

背景技术：

随着全球能源短缺问题的日益严峻，热能的储存再利用技术也越来越重要，并成为研究和开发热点，热能储存方式包括：显热、潜热和化学反应热三种方式。

储热技术是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，可用于解决热能供给与需求失配的矛盾，在电力“移峰填谷”、太阳能利用、废热和余热的回收利用等领域具有广泛的应用前景。化学储热是利用化学反应过程来储存释放热量，相变显热和潜热，化学热的储热密度更大，且不需要常温的保温储存，可以有效的利用空间和节省成本。

化学储热在诸多储热方式中具有储能密度大、可调工作温度范围广的优点，但是现有粉体颗粒状储热材料的堆积密度过小，导致单位体积储热密度比理论储热密度小很多，且化学储热材料多为无机物粉末，传热性能差。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种高储热密度化学储热材料及其制备方法，能够大幅提高现有粉体颗粒材料的单位体积储热量，并改善其导热性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种高储热密度化学储热材料，其组分及质量百分比含量为：作为储热材料的氢氧化钙为80～95％、膨胀石墨3.75～15％以及溴化锂1.25％～5％。

所述的氢氧化钙的质量百分比优选为90％；

所述的膨胀石墨的质量百分比优选为7.5％；

所述的溴化锂的质量百分比优选为2.5％。

本发明涉及上述化学储热材料的制备方法，通过将溴化锂与无水乙醇混合后进一步加入氢氧化钙并均匀分散，然后向混合物中加入膨胀石墨并减压蒸发和干燥处理后储热材料，最后经压紧处理即得。

所述的均匀分散，通过超声波搅拌20分钟实现。

所述的膨胀石墨，优选预先置于电炉中，在500℃下膨胀20分钟。

所述的减压蒸发，通过置于真空干燥箱中120分钟以去除无水乙醇。

所述的干燥处理，优选在120℃环境下加热24小时。

所述的压紧处理，优选使用压片机，对干燥后的储热材料压实至圆柱状。

本发明涉及上述化学储热材料的应用，可将其用于工业废热的储存再利用，以及太阳能热量的储存利用等方面。

技术效果

与现有储热材料及技术相比，本发明可以大幅提高化学储热材料的单位体积储热密度，可以由500KJ/L左右，提升到1500KJ/L以上。另外膨胀石墨的加入还可以提高储热材料的导热性能。

附图说明

图1为本发明方法流程图；

图2为本发明储热材料在蒸干后的形态图；

图3储热材料经过压片机压片成型后的图片；

图4为储热材料氢氧化钙所占比例为90％时的高储热密度材料DSC测试数据。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例包括以下步骤：

步骤1，称取0.35g的溴化锂(分析纯，国药集团化学试剂有限公司生产)加入到约200mL的无水乙醇当中，然后放入12g氢氧化钙(分析纯，国药集团化学试剂有限公司生产)，使用超声波搅拌20分钟。

步骤2，称取1g膨胀石墨，置于电炉中，在500℃下膨胀20分钟，然后将膨胀好的石墨置于混合物中，然后置于真空干燥箱中进行减压蒸发120分钟，以去除无水乙醇。剩余物置于干燥箱中120℃下加热24小时，得到干燥后的储热材料(如图2所示)。

步骤3，使用如图3所示的压片机，对干燥后得到的储热材料进行压实压片，块体为圆柱状(如图3所示)，尺寸为直径8mm，高8.3mm，可以计算得到体积为0.417ml，重为544.52mg可得圆柱体密度1.3058kg/L。从圆柱体上挖取一45mg的小块，然后使用差示扫描量热仪(DSC)对储热材料进行储热量测试，然后使用测试得到的热量52668mJ(如图4所示)，进行换算，结果表明制取的储热材料单位体积储热密度为1528KJ/L。

实施例2

如图1所示，本实施例包括以下步骤：

步骤1，称取0.7g的溴化锂(分析纯，国药集团化学试剂有限公司生产)加入到约200mL的无水乙醇当中，然后放入10.8g氢氧化钙(分析纯，国药集团化学试剂有限公司生产)，使用超声波搅拌20分钟

步骤2，称取2g膨胀石墨，置于电炉中，在500℃下膨胀20分钟，然后将膨胀好的石墨置于混合物中，然后置于真空干燥箱中进行减压蒸发120分钟，以去除无水乙醇。剩余物置于干燥箱中120℃下加热24小时，得到干燥后的储热材料(如图2所示)。

步骤3，使用如图3所示的压片机，对干燥后得到的储热材料进行压实压片，块体为圆柱状，尺寸为直径8mm，高7.5mm。从圆柱体上挖取一39mg的小块，然后使用差示扫描量热仪(DSC)对储热材料进行储热量测试，然后使用测试得到的热量，同实施例1方法进行换算，结果表明制取的储热材料单位体积储热密度为1307KJ/L。

实施例3

如图1所示，本实施例包括以下步骤：

步骤1，称取0.2g的溴化锂(分析纯，国药集团化学试剂有限公司生产)加入到约200mL的无水乙醇当中，然后放入12.8g氢氧化钙(分析纯，国药集团化学试剂有限公司生产)，使用超声波搅拌20分钟

步骤2，称取0.5g膨胀石墨，置于电炉中，在500℃下膨胀20分钟，然后将膨胀好的石墨置于混合物中，然后置于真空干燥箱中进行减压蒸发120分钟，以去除无水乙醇。剩余物置于干燥箱中120℃下加热24小时，得到干燥后的储热材料(如图2所示)。

步骤3，使用如图3所示的压片机，对干燥后得到的储热材料进行压实压片，块体为圆柱状，尺寸为直径8mm，高8mm。从圆柱体上挖取一41mg的小块，然后使用差示扫描量热仪(DSC)对储热材料进行储热量测试，然后使用测试得到的热量，同实施例1方法进行换算，结果表明制取的储热材料单位体积储热密度为1587KJ/L。

结果表明，本发明的储热材料，通过上述步骤的制备后，可以形成较紧密的形态，与现有粉末状松散结构储热材料的500KJ/L左右储热密度，可以提升到1500KJ/L以上，大大改善粉末状松散结构储热材料的单位体积储热密度，不但可以节省运输成本，也可以节省设备及占地成本。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。