一种用于传热的化学蓄热材料的配方的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热能利用，特别是利用可逆的化学反应实现热能的储存的材料及配方。
【背景技术】
[0002]蓄热器是对热能进行储存的设备，现有的蓄热器为蒸汽型和液体蓄热器；
在工业节能领域，将余热进行回收并储存，通常采用相变技术进行蓄热，在低温领域采用蓄冰技术实现蓄热；
在太阳能领域，采用熔融盐蓄热，虽然熔融盐可以实现高温的储存，但是由于其需要从固态转变为液体，因而需要热能将其加热，同时熔融盐的毒性、经济型、安全性也存在问题，因而熔融盐蓄热的使用受到限制。
[0003]在太阳能领域，也采用空气或其他气体进行蓄热，但其热熔小，无法实现大规模的热能存储。
[0004]蓄能电站采用电能进行储存，特别是风电及光伏组成的电能，由于其无法实现储存，因而不得不大量的抛弃，造成大量的浪费。如果采用热能进行储存，需要具备大功率的存储能力的储存器。
[0005]工业窑炉的排出物钢渣等，以及各种矿山开发所形成的尾矿，已经堆积如上，并且存在危险隐患，如何有效经济利用，将是一个非常的需要解决的问题。
[0006]利用可逆的化学反应进行蓄热，已经成为一种可行的技术，但是仍没有用于工业生产，主要原因在于化学物质的组分以及传热的矛盾，很多可逆反应的传热性能差，无法解决传热与化学反应之间的矛盾，使得虽然原则可以，但是无法实际的应用。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种用于传热的化学蓄热材料的配方，可以实现高温、大规模、低成本、高效率的蓄热，并适合于10-1500度的温度的蓄热、传热。采用三种组分组成化学蓄热材料，其一为:至少包含一组可以进行可逆反应的化学物质，以及一组金属颗粒，由金属或金属氧化物组成，以及一组微孔颗粒，由含有微孔的材料组成，将其进行混合后成为化学蓄热材料。在化学物质中增加金属颗粒实现其有效的传热，解决传热问题，同时增加多空颗粒来实现化学物质之间的反应，实现有效的进行化学反应，使得反应为之间有效地接触反应，因而使得化学蓄热具备实际工业应用价值。
[0008]本发明可以采用尾矿及窑炉排出物实现固体颗粒的生产制造，使得资源可以被充分的利用。
[0009]具体
【发明内容】
如下:
一种用于传热的化学蓄热材料的配方，其特征是:至少包含一组可以进行可逆反应的化学物质，以及一组由金属或金属氧化物组成的金属颗粒，，以及一组由含有微孔的材料组成的微孔材料，，按照重量比化学物质占50%-90%，金属颗粒占5%-50%，以及一组微孔颗粒占3%-60%，将其进行混合后成为化学蓄热材料。
[0010]可逆化学反应及化学物质选自下列一种:
A、结晶水合物反应:Χ.ηΗ20=Χ+ηΗ20,或者 X.nH20=X.mH20+ (n_m) H2O 其中 X.nH20 选自:FeS04.7H20、NiSO4.7H20, ZnSO4.7H20, CuSO4.5H20, Ba(OH)2.1H2O, Na 2S04.1H2O,CaC12.6H20, HPO4.12H20, Ca (NO3).4H20, Na2S2O3.5H20 ；
B、无机氢氧化物热分解:X(0H)N=X0+H20，其中X为至少包括氢氧化钡(Ba (OH) 2)、氢氧化镁(Mg (OH) 2、氢氧化钴、氢氧化锂、氢氧化镁、氢氧化银、氢氧化亚铁、氢氧化铜、氢氧化锌、氢氧化铍中的一种；
C、碳酸化合物分解:XC03=X0+C02,其中X 选自:CaC03，MgCO3,K2CO3, SrCO3, Li2CO3,NaCO3
D、有机物的氢化和脱水反应:CXHy=CXHy-2X+XH2，其中CxHy选自C2H6,C6H12;
E、金属氢化物的热分解:XHn=X+n/2H2。
[0011]金属及金属氧化物选自下列一种或者多种:
A、金属氧化物:至少包括:氧化铁,氧化铝,三氧化二铁；
B、金属:至少包括锌、铁、招、锡、铜、镁、钾、钠、钡；
C、尾矿粉:包括各种矿选矿后形成的尾矿物；
D、窑炉的排出物:至少包括冶金、化工、电力、煤炭行业窑炉排出的钢渣、铁渣、煤灰。
[0012]所述的ABCD 的重量比例为:A 占 30%_70%，B 占 10_50%，C 占 10%_50%，D 占 10_60%。
[0013]所述的微孔材料选择自下列一种:沸石、氧化铝、硅胶、活性炭、聚丙烯酰胺、碳分子筛、新型材料NSUL-1、新型材料NSUL-2。
[0014]还包括下列非金属物，非金属物选择下了一种或多种:
A、水、花岗岩、石墨粉、硅微粉、大理石、沙子、水泥；
C、类金属包括砷，锑，硅，锗；
D、非金属元素:硼、碳、娃、溴、締、碘。
[0015]通过下列方法之一将化学蓄热材料成型为固体粒块:直接机械挤压、加入粘结剂后挤压成型、加入到一个模具后挤压成型。
[0016]将上述组分的化学蓄热材料成型为固体粒块之后，将其:加热到30-1500度的温度后冷却固化。
[0017]将其成形为固体粒块，每个固体粒块上设置有进口以及出口，或者设置有凹凸结构，一个固体粒块的进口与另外一个的出口可以进行连接后形成通道。
[0018]将化学蓄热器材料与导热水泥进行混合后，将浇筑到一个容器内，然后固化后形成蓄热材料。
[0019]容器内含有成型物，可以将浇筑的物质进行隔离为多个空间，包括蜂窝状空间。
[0020]采用本发明的技术方案可产生如下的有益效果:
1、本发明实现化学蓄热，通过在可逆可以实现10-1500度的热能储存，安全可靠；
2、本发明可以有效的利用尾矿及钢渣实现蓄热材料的生产，使得资源可以被有效的利用。
[0021]3、本发明可以应用于工业余热、太阳能、地热、生物质等多种应用。
【附图说明】
[0022]图1是矩形化学蓄热块示意图。
[0023]图中标号含义:
1:化学蓄热块，2:内部槽道。
【具体实施方式】
[0024]实施例1、矩形化学蓄热块
图1所示的矩形化学蓄热块，由按照重量比化学物质NaSO4.10H20500克占50%，金属颗粒氧化铁200克占20%，以及微孔颗粒沸石粉300克占30%，将其进行混合后成为化学蓄热材料。将其混合后利用机械压力成型，矩形粒块内设置有9个槽道，槽道之间可以组成成为一个通道，流体可以在槽道内流通；化学蓄热块的可以吸收水分300克，温度为32.3度，当高于此温度是，采用显热方式进行蓄热，该材料具备很好的导热性能，可以将热能进行有效的传递，同时具备吸附能力，吸收300克的水来实现化学蓄热。
[0025]实施例2、矩形化学蓄热球
按照重量比化学物质CaCl2.6H20 800克占80%，金属颗粒采用钢渣100克10%，以及微孔颗粒氧化铝100克占10%组成，将其混合后制成颗粒球，成为化学蓄热球。
[0026]实施例3、蜂窝空化学蓄热快
按照重量比化学物质Mg(NO3)2.6H20600克占60%，金属颗粒金矿尾矿粉150克15%，以及微孔颗粒氧化铝100克占10%，石墨粉15克15%组成，将其混合，再加入180导热水泥，将其充入到容器内，容器内部设置有蜂窝孔，再填充时将充入的材料依次间隔一个蜂窝孔进行充入，将其固定后成型。
[0027]根据本发明的原理及结构，可以设计其他的实施案例，只要符合本发明的原理及结构，都属于本发明的实施。
【主权项】
1.一种用于传热的化学蓄热材料的配方，其特征是:至少包含一组可以进行可逆反应的化学物质，以及一组由金属或金属氧化物组成的金属颗粒，以及一组由含有微孔的材料组成的微孔材料，按照重量比化学物质占50%-90%，金属颗粒占5%-50%，以及一组微孔颗粒占3%-60%，将其进行混合后成为化学蓄热材料。
2.根据权利要求1所述的一种用于传热的化学蓄热材料的配方，其特征是:可逆化学反应及化学物质选自下列一种: A、结晶水合物反应:Χ.ηΗ20=Χ+ηΗ20,或者 X.nH20=X.mH20+ (n-m) H2O 其中 X.nH20 选自:FeS04.7H20、NiSO4.7H20, ZnSO4.7H20, CuSO4.5H20, Ba(OH)2.1H2O, Na 2S04.1H2O,CaC12.6H20, HPO4.12H20, Ca (NO3).4H20, Na2S2O3.5H20 ； B、无机氢氧化物热分解:X(0H)N=X0+H20，其中X为至少包括氢氧化钡(Ba (OH) 2)、氢氧化镁(Mg (OH) 2、氢氧化钴、氢氧化锂、氢氧化镁、氢氧化银、氢氧化亚铁、氢氧化铜、氢氧化锌、氢氧化铍中的一种；C、碳酸化合物分解:XC03=X0+C02,其中X 选自:CaC03，MgCO3,K2CO3, SrCO3, Li2CO3,NaCO3 ； D、有机物的氢化和脱水反应:CXHy=CXHy-2X+XH2，其中CxHy选自C2H6,C6H12; E、金属氢化物的热分解:XHn=X+n/2H2。
3.根据权利要求1所述的一种用于传热的化学蓄热材料的配方，其特征是:金属及金属氧化物选自下列一种或者多种: A、金属氧化物:至少包括:氧化铁,氧化铝,三氧化二铁； B、金属:至少包括锌、铁、招、锡、铜、镁、钾、钠、钡； C、尾矿粉:包括各种矿选矿后形成的尾矿物； D、窑炉的排出物:至少包括冶金、化工、电力、煤炭行业窑炉排出的钢渣、铁渣、煤灰； 所述的ABCD的重量比例为:A占30%-70%，B占10-50%，C占10%_50%，D占10-60%。
4.根据权利要求1所述的一种用于传热的化学蓄热材料的配方，其特征是:所述的微孔材料选择自下列一种:沸石、氧化铝、硅胶、活性炭、聚丙烯酰胺、碳分子筛、新型材料NSUL-1、新型材料 NSUL-2。
5.根据权利要求1所述的一种用于传热的化学蓄热材料的配方，其特征是:还包括下列非金属物，非金属物选择下了一种或多种: A、水、花岗岩、石墨粉、硅微粉、大理石、沙子、水泥； C、类金属包括砷，锑，硅，锗； D、非金属元素:硼、碳、娃、溴、締、碘。
6.根据权利要求1所述的一种用于传热的化学蓄热材料的配方，其特征是:通过下列方法之一将化学蓄热材料成型为固体粒块:直接机械挤压、加入粘结剂后挤压成型、加入到一个模具后挤压成型。
7.根据权利要求1-6所述的任意一种用于传热的化学蓄热材料的配方，其特征是:将上述组分的化学蓄热材料成型为固体粒块之后，将其加热到30-1500度的温度后冷却固化。
8.根据权利要求6所述的一种用于传热的化学蓄热材料的配方，其特征是:将其成形为固体粒块，每个固体粒块上设置有进口以及出口，或者设置有凹凸结构，一个固体粒块的进口与另外一个的出口可以进行连接后形成通道。
9.根据权利要求1所述的一种用于传热的化学蓄热材料的配方，其特征是:将化学蓄热器材料与导热水泥进行混合后，将浇筑到一个容器内，然后固化后形成蓄热材料。
10.根据权利要求9所述的一种用于传热的化学蓄热材料的配方，其特征是:容器内含有成型物，可以将浇筑的物质进行隔离为多个空间，包括蜂窝状空间。
【专利摘要】本发明的目的是提供一种用于传热的化学蓄热材料的配方，可以实现高温、大规模、低成本、高效率的蓄热，并适合于10-1500度的温度的蓄热、传热。采用三种组分组成化学蓄热材料，其一为：至少包含一组可以进行可逆反应的化学物质，以及一组金属颗粒，由金属或金属氧化物组成，以及一组微孔颗粒，由含有微孔的材料组成，将其进行混合后成为化学蓄热材料。在化学物质中增加金属颗粒实现其有效的传热，解决传热问题，同时增加多空颗粒来实现化学物质之间的反应，实现有效的进行化学反应，使得反应为之间有效地接触反应，因而使得化学蓄热具备实际工业应用价值。
【IPC分类】C09K5-16
【公开号】CN104650820
【申请号】CN201310573364
【发明人】李建民
【申请人】成都奥能普科技有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年11月17日