本發明專利技術提供了一種高性能碳/碳酸鹽傳熱蓄熱介質及其的制備方法。制備方法為在碳酸鹽體系中加入具有高分散性碳材料，所述高分散性的碳材料由CO2電化學轉化而來；碳材料分散進入熔融碳酸鹽體系復合形成均勻的傳熱蓄熱介質。本發明專利技術還提供碳/碳酸鹽相變儲熱復合材料及其制備方法。制備方法為以碳酸鋰、碳酸鈉和碳酸鉀的混合碳酸鹽為熔鹽體系，添加與熔融碳酸鹽具有高潤濕性的碳材料，所述的碳材料由CO2電化學轉化而來；所述的碳材料添加進入熔融碳酸鹽體系復合形成相變儲熱復合材料。所制備的傳熱蓄熱介質材料均一，具有超高的比熱容和熱導率，適合于作為太陽能光熱發電的傳熱蓄熱流體。所制備的相變儲熱復合材料均一，具有高熱導率和循環穩定性。導率和循環穩定性。導率和循環穩定性。
【技術實現步驟摘要】
一種高性能碳/碳酸鹽傳熱蓄熱介質和相變儲熱復合材料及其制備方法
[0001]本專利技術屬于熱能的儲存與傳遞
，具體涉及一種傳熱蓄熱復合介質，特別涉及一種高性能碳/碳酸鹽傳熱蓄熱介質和相變儲熱復合材料及其制備方法。
技術介紹
[0002]在太陽能光熱電站中，熱機的能量轉化效率要達到50％，其傳熱蓄熱介質的穩定工作上限溫度就需要達到850℃以上。上限工作溫度高、腐蝕性弱、飽和蒸汽壓低和成本低的熔融碳酸鹽是符合這一系列需求的理想熔鹽體系。
[0003]然而，熔融碳酸鹽熱導率和比熱容均較低,從而限制了其在吸熱
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放熱循環中的能量效率。申請號為201310731910.2中國專利公開了一種向熔融碳酸鹽中添加一定比例的納米顆粒(SiO2、ZnO、Al2O3、TiO2、MgO和CaO)，能有效提高熔鹽的熱導率和比熱容。與上述納米顆粒相比，碳材料具有更高的比表面積和熱導率，理論上摻雜碳材料在增強熔融碳酸鹽熱導率和比熱容方面更具優勢。但是，常規納米碳材料在熔融碳酸鹽中的分散并不均勻，碳納米管和石墨粉加入熔融碳酸鹽后會發生明顯相分離。
技術實現思路
[0004]針對上述技術問題，本專利技術的目的在于提供一種高性能碳/碳酸鹽傳熱蓄熱介質及其制備方法。
[0005]本專利技術提供的技術方案如下。
[0006]本專利技術第一方面提供一種高性能碳/碳酸鹽傳熱蓄熱介質的制備方法，步驟如下：
[0007](1)制備熔鹽電化學制備陰極鹽
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碳混合物：將二氧化碳曝氣入熔融碳酸鹽電解質中，同時插入陰陽電極，通電電解獲得陰極鹽
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碳混合物；
[0008](2)將陰極鹽
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碳混合物粉碎成粉末，加熱熔融；
[0009](3)將惰性氣體通入到熔融碳酸鹽中進行保護，再加入步驟(2)的熔融陰極鹽
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碳混合物，持續通氣至形成均一的碳/碳酸鹽傳熱蓄熱介質。
[0010]本專利技術第二方面提供一種碳/碳酸鹽相變儲熱復合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0011](1)制備熔鹽電化學制備陰極鹽
?
碳混合物：將二氧化碳曝氣入熔融碳酸鹽電解質中，同時插入陰陽電極，通電電解獲得陰極鹽
?
碳混合物；
[0012](2)將陰極鹽
?
碳混合物粉碎成粉末，洗滌后干燥；
[0013](3)將陰極鹽
?
碳混合物粉末加入到熔融碳酸鹽中，球磨，制片；
[0014](4)將片狀產物在惰性氣氛中燒結，即得碳/碳酸鹽相變儲熱復合材料。
[0015]所述上述兩種材料的制備方法中：
[0016]具體的，所述熔融碳酸鹽為碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀的混合熔鹽。
[0017]更具體的，高性能碳/碳酸鹽傳熱蓄熱介質的制備方法中，所制備的碳/碳酸鹽傳
熱蓄熱介質中各組分的質量百分數為：碳酸鋰5～40wt.％；碳酸鈉10～50wt.％；碳酸鉀10～50wt.％；碳材料0.01～0.15wt.％。
[0018]更具體的，所述碳/碳酸鹽相變儲熱復合材料的制備方法中，所制備的碳/碳酸鹽相變儲熱復合材料中各組分的質量分數為：碳酸鋰5～40wt.％；碳酸鈉10～50wt.％；碳酸鉀10～50wt.％；碳材料5～20wt.％。
[0019]具體的，所述二氧化碳的爆出的流速為20～200mL
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?1。
[0020]具體的，曝氣的曝氣頭為耐高溫曝氣頭，材料包括鎳、鈦、不銹鋼等。曝氣頭孔徑為20～200μm。
[0021]具體的，所述步驟(1)中電解溫度為450～750℃。
[0022]具體的，所述步驟(1)中電解方式為恒槽壓電解或恒電流電解。
[0023]更具體的，所述步驟(1)中，若采用恒槽壓電解，電壓范圍為1.2～5.5V；若采用恒電流電解，電流密度范圍為5～500mA
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?2。
[0024]具體的，所述步驟(1)中，陰極為鍍鉑鈦、石墨片、二氧化錫或不銹鋼；所述的陰極為鎳片、不銹鋼片或銅片。
[0025]具體的，所述惰性氣體為氮氣或氬氣等。優選的，曝氣流速為50～500mL
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?1。
[0026]具體的，所述碳/碳酸鹽相變儲熱復合材料的制備方法中，步驟(3)中混合體系的溫度范圍為450℃～850℃，反應時間為60～120min。
[0027]本專利技術第三方面提供利用第一方面方法制備的碳/碳酸鹽傳熱蓄熱介質。
[0028]本專利技術第四方面提供利用第二方面方法制備的碳/碳酸鹽相變儲熱復合材料。
[0029]本專利技術的有益效果如下：
[0030](1)本專利技術采用熔鹽并結合電解捕獲二氧化碳，利于提高碳材料在熔鹽中的均一性；
[0031](2)所制備的碳/碳酸鹽傳熱蓄熱介質，熔鹽CO2捕集與電化學轉化碳材料因其表面具有大量的含氧官能團，再加之其“原生”于熔融碳酸鹽的特點，其碳/熔融碳酸鹽固
?
液界面具有良好的潤濕性，因此其在熔融碳酸鹽中的分散很均勻。所制備的碳/碳酸鹽復合流體具有超高的比熱容和熱導率，非常適合用作太陽能光熱發電的傳熱蓄熱流體。
[0032](3)所制備的碳/碳酸鹽相變儲熱復合材料，當碳材料表面存在大量含氧官能團時，碳/熔融碳酸鹽會快速達到完全潤濕狀態，而且相分離程度降低。熔鹽CO2捕集與電化學轉化碳材料因其表面含有大量的含氧官能團，其碳/熔融碳酸鹽固
?
液界面具有良好的潤濕性，因此其在熔融碳酸鹽中可同時作為碳骨架來吸納熔融碳酸鹽和增強熔鹽熱導率。所制備的碳/碳酸鹽相變儲熱復合材料具有高熱導率和循環穩定性的相變儲熱復合材料，非常適合于工業余熱回收和太陽能光熱電站中的熱儲能。
[0033](4)本專利技術制備方法工藝簡單，原料易得，具有較大的工業化應用潛力。
附圖說明
[0034]圖1為碳/碳酸鹽傳熱蓄熱介質制備過程流程圖；
[0035]圖2為不同配方制備的碳/碳酸鹽傳熱蓄熱介質的DSC曲線；圖中：MTC代表三元碳酸鹽，0.05％EC
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450
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50
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MTC代表以質量分數為0.05％添加在450℃下以電流密度為50mA
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?2電解制備的碳材料制備的傳蓄熱流體。
[0036]圖3為碳/碳酸鹽相變儲熱復合材料制備過程流程圖；
[0037]圖4為不同配方制備的碳/碳酸鹽傳熱蓄熱介質的DSC曲線，其中(a)添加不同比例的碳材料(b)添加不同種類碳材料；圖中，MTC代表三元碳酸鹽，5％EC
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550
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50
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MTC代表以質量分數為5％添加在550℃以50mA
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?2電解制備的電解碳材料制備的相變儲熱復合材料，10％EC
?本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種碳/碳酸鹽傳熱蓄熱介質的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)制備熔鹽電化學制備陰極鹽
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碳混合物：將二氧化碳曝氣入熔融碳酸鹽電解質中，同時插入陰陽電極，通電電解獲得陰極鹽
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碳混合物；(2)將陰極鹽
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碳混合物粉碎成粉末，加熱熔融；(3)將惰性氣體通入到熔融碳酸鹽中進行保護，再加入步驟(2)的熔融陰極鹽
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碳混合物，持續通氣至形成均一的碳/碳酸鹽傳熱蓄熱介質。2.一種碳/碳酸鹽相變儲熱復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)制備熔鹽電化學制備陰極鹽
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碳混合物：將二氧化碳曝氣入熔融碳酸鹽電解質中，同時插入陰陽電極，通電電解獲得陰極鹽
?
碳混合物；(2)將陰極鹽
?
碳混合物粉碎成粉末，洗滌后干燥；(3)將陰極鹽
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碳混合物粉末加入到熔融碳酸鹽中，球磨，制片；(4)將片狀產物在惰性氣氛中燒...
【專利技術屬性】
技術研發人員：汪的華，竇硯鵬，杜開發，尹華意，
申請(專利權)人：武漢大學，
類型：發明
國別省市：
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