一种熔盐相变蓄热元件及其制备方法与流程

文档序号:21277001发布日期:2020-06-26 23:20阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种熔盐相变蓄热元件,其特征在于,所述熔盐相变蓄热元件为一核壳结构,其包括内核和外壳;所述内核为熔盐球;所述外壳的材质包括碳基导热材料和水泥;

其中,所述熔盐球的半径占所述熔盐相变蓄热元件半径的29%~90%;

所述熔盐球的半径占所述熔盐相变蓄热元件半径比例,以及所述外壳的厚度占所述熔盐相变蓄热元件半径的比例之和<100%;

所述碳基导热材料占“所述碳基导热材料和所述水泥”总质量的质量百分比为1.0~50.0%。

2.如权利要求1所述的熔盐相变蓄热元件,其特征在于,所述熔盐球的半径占所述熔盐相变蓄热元件半径的65%~90%,例如为65.1%、68.5%、86.2%、77.7%、72.7%或88.9%;

和/或,所述熔盐相变蓄热元件的半径为10~60mm,较佳地为14~23mm,例如为14.6mm、16.5mm、17.4mm、19.3mm、21.5mm或22.5mm;

和/或,所述熔盐球的半径为0.5~5cm,较佳地为1~2cm,例如为1、1.2、1.4、1.5或2cm;

和/或,所述碳基导热材料占“所述碳基导热材料和所述水泥”总质量的质量百分比为3.0~50.0%,较佳地为10.0~50.0%,例如为3%、5%、25%、30%或50%;

和/或,所述熔盐相变蓄热元件的使用温度为60~1000℃。

3.如权利要求1所述的熔盐相变蓄热元件,其特征在于,所述熔盐为水合盐、硝酸盐、氯化盐、碳酸盐、氟化盐和硫酸盐的一种或多种,较佳地为水合盐、氯化盐或碳酸盐;

和/或,所述碳基导热材料为石墨粉、石墨烯和碳纳米管一种或多种,较佳地为石墨粉、石墨烯或碳纳米管;

较佳地,所述石墨粉为鳞片石墨粉或土状石墨粉经气流粉碎机破碎制备得到;

所述石墨粉的平均粒径较佳地为5~15微米;

和/或,所述水泥为低温烧结的耐高温水泥,较佳地为高铝硅酸盐水泥,所述低温烧结是指烧结温度低于1000℃。

4.如权利要求3所述的熔盐相变蓄热元件,其特征在于,当所述熔盐为水合盐时,在所述水合盐中加入成核剂和/或增稠剂;

所述水合盐较佳地为ba(oh)2·8h2o;

所述成核剂较佳地为bacl2·2h2o;

所述增稠剂较佳地为cmc;

所述水合盐:所述成核剂:所述增稠剂的质量比较佳地为(97~99):(0~2):(0~2);

和/或,所述氯化盐为nacl和/或kcl;

当所述氯化盐为nacl和kcl的混合物时,nacl:kcl的摩尔比较佳地为(40~60):(40~60);

和/或,所述碳酸盐为li2co3、na2co3和k2co3中的一种或多种;

当所述碳酸盐为li2co3、na2co3和k2co3的混合物时,li2co3:na2co3:k2co3的质量比较佳地为(15~25):(55~65):(15~25)。

5.一种如权利要求1~4的任一项中所述的熔盐相变蓄热元件的制备方法,其特征在于,其包括如下步骤:

s1.将所述熔盐球在有机材料中滚动成型,或者,将有机材料刷涂在所述熔盐球表面,在所述熔盐球表面形成一防水层,得到所述防水层包覆的熔盐球;

s21.若所述熔盐球中的熔盐的熔点低于100℃,将步骤s1所述防水层包覆的熔盐球在混合料浆中滚动成型,在所述防水层表面形成一包覆层;依次进行水化和干燥后,在所述熔盐球的表面形成所述外壳;所述有机材料的融化温度低于步骤s21中干燥的温度;

s22.若所述熔盐球中的熔盐的熔点为100℃及以上,将步骤s1所述防水层包覆的熔盐球在混合料浆中滚动成型,在所述防水层表面形成一包覆层;依次进行水化,干燥和热处理后,在所述熔盐球的表面形成所述外壳;所述有机材料的分解温度低于步骤s22中的热处理的温度;

s21或者s22中,所述混合浆料包括所述碳基导热材料、所述水泥和水。

6.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于,s1中,所述熔盐球的密度为1.70~1.93g/cm3

和/或,s1中,所述熔盐球为将熔盐经滚动成型和/或压制成型得到的熔盐球。

7.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于,s1中,所述滚动成型或所述刷涂的过程中,所述有机材料为液体状态;

s1中,当所述有机材料为热固性有机材料时,所述滚动成型的操作较佳地按下述步骤进行:常温下,所述熔盐球在有机材料中滚动成型后,在所述热固性有机材料相变点温度以上的温度下,固化成型;

其中,所述热固性有机材料较佳地于50~70℃固化成型;

s1中,当所述有机材料为热塑性有机材料时,所述滚动成型的操作较佳地按下述步骤进行:在所述热塑性有机材料相变点温度以上的温度下,所述熔盐球在有机材料中滚动成型后,在常温下固化成型;

其中,所述热塑性有机材料较佳地在35~220℃下进行所述滚动成型;

和/或,s1中,所述有机材料在液体状态时的粘度为大于10000mpa·s或者为20~250mpa·s,较佳地为14000~20000mpa·s或者50~200pa·s;

和/或,s1中,所述有机材料为环氧树脂、酚醛树脂、烃类聚合物和脂肪酸类有机材料一种或多种,较佳地为环氧树脂、酚醛树脂、烃类聚合物或脂肪酸类有机材料;

和/或,s1中,所述防水层的厚度为0.1~2mm,较佳地为0.2~0.3mm。

8.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述环氧树脂为e-51环氧树脂,或者为e-51环氧树脂与聚氨酯预聚体发生聚合后的产物;

所述烃类聚合物为热塑性聚乙烯或热塑性聚苯乙烯树脂;

所述脂肪酸类有机材料为相变点为30℃~50℃的脂肪酸;

和/或,在所述有机材料中加入固化剂;

所述固化剂较佳地为胺类固化剂;

所述固化剂的用量较佳地为3%~10%,例如为6.67%,所述百分比为所述固化剂与所述有机材料的质量比。

9.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于,s21或者s22中,所述混合料浆的水灰比为0.1~0.6,所述水灰比为水与“碳基导热材料和水泥”的混合粉料的质量比;

和/或,s21或者s22中,所述混合料浆为将所述碳基导热材料和所述水泥的混合粉料与水混合均匀制得;

所述混合粉料较佳地通过搅拌或者球磨的方法获得;

和/或,s21或者s22中,所述包覆层的厚度为0.5~10.0mm,较佳地为3~8mm,例如为3、5或8cm;

和/或,s21或者s22中,所述水化的温度为15~40℃;

和/或,s21或者s22中,所述水化的湿度为100%;

和/或,s21或者s22中,所述水化的时间≥5天;

和/或,s21或者s22中,所述干燥的温度为60~120℃;

和/或,s21或者s22中,所述干燥的时间为12小时以上;

和/或,s22中,所述热处理的温度低于所述熔盐球中的熔盐的熔点30℃以下;所述热处理的温度较佳地为70℃~900℃,更佳地为500℃~750℃,例如为500℃、600℃或750℃;

和/或,s22中,所述热处理的时间为1~6小时。

10.如权利要求9所述的制备方法,其特征在于,所述搅拌的速度为4000~5000r/min;

和/或,所述搅拌时间为20~90min;

和/或,所述球磨的转速为200~300r/min;

和/或,所述球磨的时间为30~120min。


技术总结
本发明公开了一种熔盐相变蓄热元件及其制备方法。该熔盐相变蓄热元件为一核壳结构,其包括内核和外壳;所述内核为熔盐球;所述外壳的材质包括碳基导热材料和水泥;其中,所述熔盐球的半径占所述熔盐相变蓄热元件半径的29%~90%;所述熔盐球的半径占所述熔盐相变蓄热元件半径比例,以及所述外壳的厚度占所述熔盐相变蓄热元件半径的比例之和<100%;所述碳基导热材料占“所述碳基导热材料和所述水泥”总质量的质量百分比为1.0~50.0%。本发明的固态相变蓄热元件具有低成本高导热的优点,工艺简单安全,操作方便,适合大批量生产。

技术研发人员:唐忠锋;宋金亮;刘伟华;王建强;曹云;张鹤耀
受保护的技术使用者:中国科学院上海应用物理研究所
技术研发日:2020.03.19
技术公布日:2020.06.26
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