一種Al負載殼核結構鈣基儲熱顆粒及其制備方法技術

技術編號：44332713 閱讀：8 留言：0更新日期：2025-02-18 20:41

本發(fā)明專利技術公開了一種Al負載殼核結構鈣基儲熱顆粒及其制備方法，屬于儲熱材料技術領域；采用二氧化錳&石墨混合形成疏水面輔助鑄造所述儲熱顆粒，其鈣基原料為廉價易得的氫氧化鈣，內(nèi)部摻雜不同比例的惰性載體硝酸鋁；本發(fā)明專利技術通過改變疏水面中二氧化錳和石墨質量比，對殼核結構鈣基儲熱材料吸光度進行調控，克服傳統(tǒng)鈣基材料吸光性能差的缺點；通過惰性載體不同比例摻雜，增強鈣基材料的儲/放熱儲放熱性能。

全部詳細技術資料下載

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術屬于儲熱材料，具體涉及一種al負載殼核結構鈣基儲熱顆粒及其制備方法。

技術介紹

1、面對能源短缺和環(huán)境問題，大規(guī)模使用清潔能源已成為能源發(fā)展趨勢。聚光太陽能發(fā)電(csp)作為太陽能利用的主要方式之一，為解決全球能源危機提供了有效方案。熱能儲存技術能夠解決聚光太陽能發(fā)電間歇性和不穩(wěn)定性。與顯熱儲能和潛熱儲能相比，熱化學儲能(tces)具有高儲能密度、小能量損失和長循環(huán)周期，具有廣闊的應用前景。

2、目前，在不同的tces技術中，鈣循環(huán)(cal)儲能技術由于來源廣泛且無毒環(huán)保的優(yōu)勢受到廣泛關注。碳酸鈣在眾多熱化學儲能材料中脫穎而出，其具備廉價易得和較高反應動力學的工業(yè)優(yōu)勢。吸光特性差是鈣基儲熱材料未實現(xiàn)規(guī)?；瘧玫闹饕蛑弧?/p>

3、當前在熱化學儲熱領域，學者更多地關注鈣循環(huán)過程中的儲/放熱穩(wěn)定性，通過添加惰性載體和造孔劑等改性鈣基材料，鈣基儲熱材料成型造粒減少循環(huán)過程中的揚析，取得諸多階段性成果。針對鈣基材料的低太陽輻射吸收率問題，均勻摻雜吸光組分能夠有效提高吸光性能。然而，鈣基儲熱材料吸光度的提高以犧牲反應所需活性cao為代價，活性成分減少意味著儲熱密度降低。迄今為止，很少有學者針對這一問題提出有效解決方案。

技術實現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本專利技術公開了一種基于疏水面構筑的al負載殼核結構鈣基儲熱顆粒及其制備方法。包含二氧化錳和石墨的配比、活性cao和惰性載體含量比及成型造粒方法。

2、為達到上述目的，本專利技術的技術方案如下：</p>

3、本專利技術提供一種al負載殼核結構鈣基儲熱材料，“外黑內(nèi)白”：錳及其氧化物形成深色外殼吸光，內(nèi)部為鋁負載的鈣基材料進行儲/放熱反應。所述鈣基材料為氫氧化鈣，al(no3)3·9h2o為惰性負載，吸光組分為錳及其氧化物。

4、進一步地，所述al負載殼核結構鈣基儲熱材料制備時所需的疏水面組分為二氧化錳和石墨，疏水面中二氧化錳和石墨的質量比為1:0-4，優(yōu)選地，疏水面中二氧化錳和石墨的質量比為1:0、3:2、1:2或1:4；

5、所述鈣基材料包括cao和ca12al14o33，所述鈣基材料中cao的含量為92.5％-80％，ca12al14o33的含量為7.5％-20％；優(yōu)選地，所述鈣基材料中cao和ca12al14o33的含量分別為92.5％和7.5％、84.5％和15.5％或80％和20％。

6、本專利技術還提供一種al負載殼核結構鈣基儲熱材料的制備方法，包括以下步驟：

7、步驟1，使用二氧化錳和石墨配備疏水面，并傾斜放置；

8、步驟2，將去離子水、氫氧化鈣和硝酸鋁混合，攪拌形成均勻的濕混合物；

9、步驟3，將步驟2得到的濕混合料通過毛細管和注射器組合工具，在傾斜放置的疏水面上滴定得到粒徑均勻的濕al負載殼核結構鈣基儲熱顆粒；

10、步驟4，將步驟3得到的濕al負載殼核結構鈣基儲熱顆粒干燥；

11、步驟5，將步驟4得到的顆粒進行煅燒，即可得到所述al負載殼核結構鈣基儲熱顆粒。

12、進一步地，步驟1中，所述二氧化錳和石墨的質量比為1:0.6-4。優(yōu)選地，所述二氧化錳和石墨的質量比為3:2-1:4，更優(yōu)選地，所述二氧化錳和石墨的質量比為3:2、1:2或1:4。

13、進一步地，步驟2中，所述氫氧化鈣與硝酸鋁的質量比為2.5-9：1；所述氫氧化鈣和硝酸鋁總質量與去離子水的質量體積比為3-3.1：5。

14、進一步地，步驟4中，干燥的溫度為65-85℃，干燥的時間為12-14h。

15、進一步地，步驟5中，煅燒的條件為：以10℃/min的升溫速率，升溫至900℃，恒溫保持90min。煅燒去除石墨生成的穩(wěn)定物質ca12al14o33。

16、本專利技術的有益效果為：

17、(1)本專利技術采用二氧化錳&石墨混合組分疏水面輔助構造al負載殼核結構鈣基儲熱顆粒，使鈣基儲熱材料在不消耗內(nèi)部活性cao的前提下實現(xiàn)高吸光度特性。

18、(2)本專利技術通過將吸光組分置于顆粒外表面，既實現(xiàn)了鈣基材料從白到黑的轉變，也解決了摻雜吸光組分消耗活性cao的問題。這種“外黑內(nèi)白”殼核結構鈣基儲熱顆粒用于熱化學儲熱系統(tǒng)，可以高效利用太陽輻射能，同時具備高儲能密度，從而提高太陽能利用率。

19、(3)本專利技術通過改變疏水面中二氧化錳和石墨質量比，對殼核結構鈣基儲熱材料吸光度進行調控，克服傳統(tǒng)鈣基材料吸光性能差的缺點；其鈣基原料為廉價易得的氫氧化鈣，內(nèi)部摻雜不同比例的惰性載體硝酸鋁，通過惰性載體不同比例摻雜，增強鈣基材料的儲/放熱儲放熱性能。

20、(4)本專利技術所述儲熱材料所需原料廉價易得，操作步驟簡單，不涉及高溫或化學毒性反應，適用于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。

本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】

1.一種Al負載殼核結構鈣基儲熱材料，其特征在于，包括錳及其氧化物形成的外殼，鋁負載的鈣基材料的核。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種Al負載殼核結構鈣基儲熱材料，其特征在于，所述鈣基材料包括CaO和Ca12Al14O33，所述鈣基材料中CaO的含量為92.5％-80％，Ca12Al14O33的含量為7.5％-20％。

3.一種Al負載殼核結構鈣基儲熱材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據(jù)權利要求3所述的一種Al負載殼核結構鈣基儲熱材料的制備方法，其特征在于，步驟1中，所述二氧化錳和石墨的質量比為1:0.6-4。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種Al負載殼核結構鈣基儲熱材料的制備方法，其特征在于，所述二氧化錳和石墨的質量比為3:2、1:2或1:4。

6.根據(jù)權利要求3所述的一種Al負載殼核結構鈣基儲熱材料的制備方法，其特征在于，步驟2中，所述氫氧化鈣與硝酸鋁的質量比為2.5-9：1；所述氫氧化鈣和硝酸鋁總質量與去離子水的質量體積比為3-3.1：5。

7.根據(jù)權利要求3所述的一種Al負載殼核結構鈣基儲熱材

8.根據(jù)權利要求3所述的一種Al負載殼核結構鈣基儲熱材料的制備方法，其特征在于，步驟5中，煅燒的條件為：以10℃/min的升溫速率，升溫至900℃，恒溫保持90min。

...

【技術特征摘要】

1.一種al負載殼核結構鈣基儲熱材料，其特征在于，包括錳及其氧化物形成的外殼，鋁負載的鈣基材料的核。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種al負載殼核結構鈣基儲熱材料，其特征在于，所述鈣基材料包括cao和ca12al14o33，所述鈣基材料中cao的含量為92.5％-80％，ca12al14o33的含量為7.5％-20％。

3.一種al負載殼核結構鈣基儲熱材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據(jù)權利要求3所述的一種al負載殼核結構鈣基儲熱材料的制備方法，其特征在于，步驟1中，所述二氧化錳和石墨的質量比為1:0.6-4。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種al負載殼核結構鈣基儲熱材...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：孫健，石祎，李曉彤，趙傳文，
申請(專利權)人：南京師范大學，
類型：發(fā)明
國別省市：

全部詳細技術資料下載我是這個專利的主人

相關技術

網(wǎng)友詢問留言已有0條評論

還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。

發(fā)布您的意見

相關領域技術