【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及物理傳熱儲能，具體為一種混合熔鹽儲熱傳熱材料及其制備方法。
技術介紹
1、長期以來，人們一直希望用太陽能取代一些化石燃料，以減少碳排放并保護環境。利用太陽能的一個重要方法是將其轉化為熱能，這就是我們所說的太陽能熱發電，在這項技術中，來自太陽能的熱能可以被儲存或傳輸到發電系統以發電，構成了一種清潔高效的太陽能利用方法，為人類未來的能源需求提供了潛在的解決方案。傳熱和蓄熱介質是太陽能熱發電系統的主要組成部分。在各種儲熱介質中，熔鹽因其工作溫度范圍廣、熱能儲存密度高、化學穩定性和低熔體粘度而被認為是儲存和傳輸熱能的理想介質。目前，硝酸鹽、氯鹽和碳酸鹽廣泛使用的熔鹽，其中，碳酸鹽具有低飽和蒸氣壓、高工作極限溫度等特點，是下一代熱電廠的儲熱材料，然而，熔融鹽熔融后易泄漏腐蝕設備、比熱容小、導熱系數低等固有問題極大地限制了其大規模應用。
技術實現思路
1、為了解決上述技術問題，本專利技術提供了一種混合熔鹽儲熱傳熱材料的制備方法，包括以下步驟：
2、步驟(1)通過1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體對膨脹石墨進行改性，得到離子液體改性膨脹石墨；
3、步驟(2)將熔鹽混合料進行處理制備熔鹽核體，以離子液體改性膨脹石墨為內殼材料對熔鹽核體進行包覆，得到核殼熔鹽復合球；
4、所述熔鹽混合料包括碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、改性碳粉；
5、所述改性碳粉是以二氧化碳為原料，在熔融碳酸鹽電解質中電解所得的陰極產物經氧化得到；
6、步驟(
7、步驟(4)通過聚多巴胺對高度剝離的六方氮化硼納米片進行處理，得到改性氮化硼納米片；在改性氮化硼納米片上原位生長納米銀，得到銀摻雜改性氮化硼納米片；
8、步驟(5)通過乙烯基三乙氧基硅烷對銀摻雜改性氮化硼納米片進行處理，得到復合改性氮化硼納米片；
9、步驟(6)以核殼熔鹽復合球、復合改性氮化硼納米片、苯乙烯單體為主要原料，制備混合熔鹽儲熱傳熱材料。
10、優選地，所述步驟(1)中，所述離子液體改性膨脹石墨的制備方法：將膨脹石墨與1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體、乙醇混合，在30-40khz下超聲分散100-150min后，過濾并在60-70℃下干燥至恒重，得到離子液體改性膨脹石墨；所述膨脹石墨與1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體、乙醇的質量比為1:(0.8-1.1):(2-4)；
11、以上過程中，離子液體通過共軛鍵以及范德華作用力吸附在膨脹石墨表面，得到離子液體改性膨脹石墨，改性后的膨脹石墨導熱性能提升、表面能下降。
12、優選地，所述步驟(2)中，所述核殼熔鹽復合球的制備方法：
13、將熔鹽混合料與乙醇混合，超聲振動處理10-30min后，將所得混合物通過冷等靜壓在18-22mpa下壓入直徑為10mm的球形模具中，得到球體芯材，將球體芯材在580-620℃下燒結100-150min，得到熔鹽核體，其中，熔鹽混合料與乙醇的質量比為1:(0.1-0.15)；將離子液體改性膨脹石墨與25-50wt％聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液混合，得到內殼材料，控制涂覆厚度為1.2-1.8mm將內殼材料涂覆在熔鹽核體上，然后在18-22mpa下冷等靜壓，最后在430-470℃下在空氣中燒結100-150min，得到核殼熔鹽復合球；離子液體改性膨脹石墨與聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液的質量比為1:(0.1-0.2)；
14、以上過程中，聚乙烯吡咯烷酮溶于乙醇作為內殼材料的粘結劑，在后續燒結過程中能夠被去除，經離子液體改性的膨脹石墨表面能更低，體現出更好的疏水性，進一步降低了與熔鹽的潤濕性，使熔鹽更難滲透到膨脹石墨殼中，從而避免熔鹽的泄露，另一方面疏水改性的膨脹石墨也能夠防止核殼熔鹽復合球在后續處理過程中被水潤濕或者溶解。
15、優選地，所述步驟(2)中，所述熔鹽混合料的制備方法，包括以下步驟：
16、步驟a1、將碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀以(40-47):(30-33):(23-27)的質量比混合，加熱至280-320℃并保持20-28h以去除碳酸鹽中的水分，然后以3-5℃/min的升溫速率加熱至720-780℃，保持5-6h以使熔鹽完全熔化，得到熔融混合熔鹽；將熔融混合熔鹽冷卻至430-470℃后作為電解質，以鍍鉑鈦板作為陽極、鎳片作為陰極，在二氧化碳氛圍中，在40-60ma/cm2下電解100-150min，將上述電解后的沉積有碳的陰極反轉為陽極，在0.4-0.6a的電流下氧化處理15-30min，反應結束后取下陽極上的產物，用0.8-1.2mol/l鹽酸水溶液洗滌后，干燥，研磨，得到改性碳粉；
17、以上過程中，在電解過程中二氧化碳被捕獲生成碳酸根離子，碳酸根離子在陰極處被電解生成碳，陽極產生氧氣作為副產品，然后將陰極反轉為陽極，碳在富氧氛圍中，導致原位氧摻雜并引入氧官能團，得到了富含氧官能團的改性碳粉，改性碳粉表面氧官能團越多，與熔融碳酸鹽的潤濕性就越好，從而提高改性碳粉在熔鹽中的分散均勻性。
18、步驟a2、將碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀混合，以3-5℃/min的升溫速率加熱至480-520℃并保持5-6h，然后加入改性碳粉，以180-220ml/min的流速通入氬氣，在氬氣氛圍中攪拌混合100-150min，冷卻至室溫，研磨，得到熔鹽混合料；其中，碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、改性碳粉的質量比為(40-47):(30-33):(23-27):(0.03-0.07)；
19、以上過程中，分散良好的改性碳粉可以在熔融碳酸鹽中形成更多的、均勻的半固態層和導熱網格，半固層的形成能夠增加熔鹽體系的比熱容，而導熱網絡的形成改善了熔鹽的導熱性能，提高導熱系數。
20、進一步地，所述步驟a1中，所述鍍鉑鈦板尺寸為20mm×20mm×1mm、鉑層厚度為0.01mm，鎳片的尺寸為40mm×30mm×0.1mm。
21、優選地，所述步驟(3)中，所述高度剝離的六方氮化硼納米片的制備方法：將六方氮化硼納米片與尿素混合，在400-500r/min的條件下研磨10-14h，然后再以3-5℃/min的升溫速率加熱至530-570℃并保持3.5-4.5h，冷卻至室溫，研磨，得到高度剝離的六方氮化硼納米片；其中，六方氮化硼納米片與尿素的質量比為1:(8-10)；
22、以上過程中，通過球磨對氮化硼納米片進行剝離和分散，并在球磨過程中引入尿素對六方氮化硼納米片表面的不飽和硼進行胺化，得到氨基功能化的高度剝離的六方氮化硼納米片納米片，剝離之后的氮化硼納米片納米片經過官能化能夠降低納米片的聚集，提高后續處理的效率。
23、優選地，所述步驟(4)中，所述銀摻雜改性氮化硼納米片的制備方法：
24、將高度剝離的六方氮化硼納米片、tris緩沖液、乙醇混合，超聲處理20-40min后，再加入鹽酸多巴胺，在23-本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種混合熔鹽儲熱傳熱材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的混合熔鹽儲熱傳熱材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所述離子液體改性膨脹石墨的制備方法：將膨脹石墨與1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體、乙醇混合，在30-40kHz下超聲分散100-150min后，過濾并在60-70℃下干燥至恒重，得到離子液體改性膨脹石墨；所述膨脹石墨與1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體、乙醇的質量比為1:(0.8-1.1):(2-4)。
3.根據權利要求1所述的混合熔鹽儲熱傳熱材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述核殼熔鹽復合球的制備方法：將熔鹽混合料與乙醇混合，超聲振動處理10-30min后，將所得混合物通過冷等靜壓在18-22MPa下壓入直徑為10mm的球形模具中，得到球體芯材，將球體芯材在580-620℃下燒結100-150min，得到熔鹽核體，其中，熔鹽混合料與乙醇的質量比為1:(0.1-0.15)；將離子液體改性膨脹石墨與25-50wt％聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液混合，得到內殼材料，控制涂覆厚度為1.2-
4.根據權利要求1所述的混合熔鹽儲熱傳熱材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述熔鹽混合料的制備方法，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的混合熔鹽儲熱傳熱材料的制備方法，其特征在于，所述步驟A1中，所述鍍鉑鈦板尺寸為20mm×20mm×1mm、鉑層厚度為0.01mm，鎳片的尺寸為40mm×30mm×0.1mm。
6.根據權利要求1所述的混合熔鹽儲熱傳熱材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述高度剝離的六方氮化硼納米片的制備方法：將六方氮化硼納米片與尿素混合，在400-500r/min的條件下研磨10-14h，然后再以3-5℃/min的升溫速率加熱至530-570℃并保持3.5-4.5h，冷卻至室溫，研磨，得到高度剝離的六方氮化硼納米片；其中，六方氮化硼納米片與尿素的質量比為1:(8-10)。
7.根據權利要求1所述的混合熔鹽儲熱傳熱材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中，所述銀摻雜改性氮化硼納米片的制備方法：將高度剝離的六方氮化硼納米片、Tris緩沖液、乙醇混合，超聲處理20-40min后，再加入鹽酸多巴胺，在23-28℃下攪拌反應10-14h，過濾，并用乙醇洗滌過濾產物，得到改性氮化硼納米片，其中，高度剝離的六方氮化硼納米片、Tris緩沖液、乙醇、鹽酸多巴胺之間的用量比為(10-15)g:(250-500)mL:(80-200)mL:(4-6)g；將2wt％改性氮化硼納米片的N,N-二甲基甲酰胺分散液與2wt％硝酸銀的N,N-二甲基甲酰胺混合液混合，超聲處理10-20min，再加入15mg/mL硼氫化鈉水溶液，加熱至55-65℃，在500-700r/min的攪拌條件下反應5.5-6.5h，反應結束后，過濾，過濾產物經乙醇洗滌后干燥，得到銀摻雜改性氮化硼納米片；其中，改性氮化硼納米片的N,N-二甲基甲酰胺分散液、硝酸銀的N,N-二甲基甲酰胺、硼氫化鈉水溶液的體積比為(250-400):(50-80):(100-160)。
8.根據權利要求1所述的混合熔鹽儲熱傳熱材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(5)中，所述復合改性氮化硼納米片的制備方法：將銀摻雜改性氮化硼納米片分散在乙醇中，超聲分散100-150min，然后加入乙烯基三乙氧基硅烷，攪拌10-20min后，再加入氨水，在室溫下攪拌反應7-9h，離心，洗滌，干燥，得到復合改性氮化硼納米片；其中，銀摻雜改性氮化硼納米片、乙醇、乙烯基三乙氧基硅烷、氨水之間的用量比為(1-2)g:(250-500)mL:(5-10)mL:(5-10)mL。
9.根據權利要求1所述的混合熔鹽儲熱傳熱材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(6)中，所述混合熔鹽儲熱傳熱材料的制備方法：將核殼熔鹽復合球、復合改性氮化硼納米片、水、過硫酸鉀混合，超聲，得到水相；將苯乙烯單體、磺基琥珀酸鈉二辛酯混合，得到油相；將水相加熱至55-65℃，將油相在15-25min內加入至水相中得到混合液；將混合液在500-600r/min的攪拌條件下混合100-150min后，在55-65℃下聚合反應11-13h，過濾，洗滌，干燥，得到混合熔鹽儲熱傳熱材料；其中，核殼熔鹽復合球、復合改性氮化硼納米片、水、過硫酸鉀、苯乙烯單...
【技術特征摘要】
1.一種混合熔鹽儲熱傳熱材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的混合熔鹽儲熱傳熱材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所述離子液體改性膨脹石墨的制備方法：將膨脹石墨與1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體、乙醇混合，在30-40khz下超聲分散100-150min后，過濾并在60-70℃下干燥至恒重，得到離子液體改性膨脹石墨；所述膨脹石墨與1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體、乙醇的質量比為1:(0.8-1.1):(2-4)。
3.根據權利要求1所述的混合熔鹽儲熱傳熱材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述核殼熔鹽復合球的制備方法：將熔鹽混合料與乙醇混合，超聲振動處理10-30min后，將所得混合物通過冷等靜壓在18-22mpa下壓入直徑為10mm的球形模具中，得到球體芯材，將球體芯材在580-620℃下燒結100-150min，得到熔鹽核體，其中，熔鹽混合料與乙醇的質量比為1:(0.1-0.15)；將離子液體改性膨脹石墨與25-50wt％聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液混合，得到內殼材料，控制涂覆厚度為1.2-1.8mm將內殼材料涂覆在熔鹽核體上，然后在18-22mpa下冷等靜壓，最后在430-470℃下在空氣中燒結100-150min，得到核殼熔鹽復合球；離子液體改性膨脹石墨與聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液的質量比為1:(0.1-0.2)。
4.根據權利要求1所述的混合熔鹽儲熱傳熱材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述熔鹽混合料的制備方法，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的混合熔鹽儲熱傳熱材料的制備方法，其特征在于，所述步驟a1中，所述鍍鉑鈦板尺寸為20mm×20mm×1mm、鉑層厚度為0.01mm，鎳片的尺寸為40mm×30mm×0.1mm。
6.根據權利要求1所述的混合熔鹽儲熱傳熱材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述高度剝離的六方氮化硼納米片的制備方法：將六方氮化硼納米片與尿素混合，在400-500r/min的條件下研磨10-14h，然后再以3-5℃/min的升溫速率加熱至530-570℃并保持3.5-4.5h，冷卻至室溫，研磨，得到高度剝離的六方氮化硼納米片；其中，六方氮化硼納米片與尿素的質量比為1:(8-10)。
7.根據權利要求1所述的混合熔鹽儲熱傳熱材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中，所述銀摻雜改性氮化硼納...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙曙光，穆世慧，唐文彬，
申請(專利權)人：北京民利儲能技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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