一种硝酸熔盐储能材料的制备方法与流程

本发明涉及能源领域，具体为一种硝酸熔盐储能材料的制备方法。

背景技术：

1、熔盐作为一种传蓄热介质，在太阳能光热发电领域应用广泛。常见的熔盐大致可分为五类：硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐、氯化盐、氟化盐。其中，因硝酸熔盐具有优良的传热和流体流动及易溶解无机物等特性，在熔盐传热蓄热、反应介质、熔盐电解液、废热利用、金属合金制造和高温燃料电池等方面有很好的发展前景。

2、最常用的熔盐是硝酸钾(kno3)和硝酸钠(nano3)，熔化温度分别为334℃和308℃。然而，尽管它们具有很多优点，但单组分硝酸盐不能满足低熔点要求。因此，已经开发了多组分共晶硝酸盐混合物以及向其熔盐中中添加一种或多种lino3、csno3以降低熔盐的熔点，但lino3、csno3成本较高，而通过纳米粒子被广泛用于提高熔盐在室温和高温下的热导率，但是由于在实际使用中，低温和高温之间不可避免的热循环导致纳米颗粒一定程度聚集聚集而降低热稳定性。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种硝酸熔盐储能材料的制备方法，包括以下步骤：

2、步骤(1)将铝板进行化学抛光，电化学抛光，第一步阳极氧化，第二步阳极氧化，剥离，蚀刻通孔，得到通孔阳极氧化铝膜；

3、以上过程中，铝板通过化学抛光和电化学抛光协同作用提高抛光处理效果，得到高度镜面抛光效果的铝板，再通过在击穿或燃烧电压附近，将铝板在0.75mol/l的高浓度草酸溶液中，通过两步阳极氧化工艺进行高场阳极氧化工艺，快速制备高度有序的通孔阳极氧化铝膜。

4、步骤(2)将ca(no3)2、nano3和kno3加入水中，搅拌处理，过滤，干燥，得到混合熔盐；

5、步骤(3)将通孔阳极氧化铝膜干燥，渗透，冷却，干燥，除盐，得到硝酸熔盐储能材料。

6、以上过程中，通过将通孔阳极氧化铝膜浸入混合熔盐中，诱导混合熔盐晶体的取向平行于多孔阳极氧化铝的纵轴进行自组装。

7、优选地，所述步骤(1)中，化学抛光方法：在70-80℃下，将铝板浸入100-120l2wt％naoh溶液中2-4min进行化学抛光，得到化学抛光铝板。

8、优选地，所述步骤(1)中，电化学抛光方法：在温度为60-70℃、电流密度为100-120ma·cm-2的条件下，将化学抛光铝板浸入76-84wt％h3po4、10-14wt％cro3、6-10wt％去离子水混合液中1-2min进行电化学抛光，得到镜面抛光铝板。

9、优选地，所述步骤(1)中，第一步阳极氧化方法：在温度为20-40℃、电压为40-60v的条件下，以另一个铝片作对电极，将镜面抛光铝板浸入100-120l 0.75mol/l草酸溶液中20-40min进行第一步阳极氧化，得到初步有序氧化铝膜；第二步阳极氧化方法：在温度为20-40℃、电压为40-60v的条件下，以另一个铝片作对电极，将镜面抛光铝板浸入100-120l0.75mol/l草酸溶液中20-40min进行第二步阳极氧化，得到有序氧化铝膜。

10、优选地，所述步骤(1)中，剥离方法：将有序氧化铝膜浸泡在50-80l体积比为1:1的1mol/l hcl和1mol/l cucl2的混合溶液中蚀刻铝基板，得到剥离有序氧化铝膜。

11、优选地，所述步骤(1)中，蚀刻通孔方法：在20-30℃下，将有序氧化铝膜浸入4-7wt％磷酸溶液中进行化学蚀刻，得到通孔阳极氧化铝膜；铝板纯度为99.99％。

12、优选地，所述步骤(2)中，ca(no3)2、nano3、kno3、水的用量比为(44-88)kg:(12-24)kg:(44-88)kg:(1000-2000)l；搅拌处理时间为20-40min；干燥条件：干燥温度为160-200℃、干燥时间为8-16h。

13、优选地，所述步骤(3)中，干燥方法：在温度为150-250℃、气压为100mbar的条件下，真空干燥12-24h。

14、优选地，所述步骤(3)中，渗透方法：在60-80℃下，将通孔阳极氧化铝膜浸入10-20l混合熔盐水溶液中20-40min进行渗透操作2-3次。

15、优选地，所述步骤(3)中，冷却方法为：以0.2-0.3℃/min的降温速率从60-80℃冷却至20-30℃；干燥方法：在20-30℃下，真空干燥12-24h；除盐方法：用砂布除去通孔阳极氧化铝膜残留的盐。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

17、1.本发明中通过纳米多孔阳极氧化铝膜提供一个二维受限空间，使得混合熔盐经历纳米限制效应、界面效应，诱导混合熔盐晶体的取向平行于多孔阳极氧化铝的纵轴进行自组装，得到了低熔点、高导热性的硝酸熔盐储能材料，由于混合熔盐均为硝酸盐熔盐，不会出现在纳米颗粒熔盐混合物中观察到的分离问题，并且通孔阳极氧化铝膜的存在最大限度地减少了在熔融盐的高温环境中金属部件中经常观察到的腐蚀问题。

18、2.铝板通过化学抛光和电化学抛光协同作用提高抛光处理效果，得到高度镜面抛光效果的铝板，再通过在击穿或燃烧电压附近，将铝板在0.75mol/l的高浓度草酸溶液中进行高场阳极氧化工艺。在较高浓度、较高温度(16-40℃)的草酸溶液中，由于阻挡层较薄，可以实现稳定的高场阳极氧化，而不会发生击穿，通过简单且相对快速的方法，通过两步阳极氧化工艺来制备高度有序的通孔阳极氧化铝膜。

技术特征：

1.一种硝酸熔盐储能材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的硝酸熔盐储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，化学抛光方法：在70-80℃下，将铝板浸入100-120l 2wt％naoh溶液中2-4min进行化学抛光，得到化学抛光铝板。

3.根据权利要求1所述的硝酸熔盐储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，电化学抛光方法：在温度为60-70℃、电流密度为100-120ma·cm-2的条件下，将化学抛光铝板浸入76-84wt％h3po4、10-14wt％cro3、6-10wt％去离子水混合液中1-2min进行电化学抛光，得到镜面抛光铝板。

4.根据权利要求1所述的硝酸熔盐储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，第一步阳极氧化方法：在温度为20-40℃、电压为40-60v的条件下，以另一个铝片作对电极，将镜面抛光铝板浸入100-120l 0.75mol/l草酸溶液中20-40min进行第一步阳极氧化，得到初步有序氧化铝膜；第二步阳极氧化方法：在温度为20-40℃、电压为40-60v的条件下，以另一个铝片作对电极，将镜面抛光铝板浸入100-120l 0.75mol/l草酸溶液中20-40min进行第二步阳极氧化，得到有序氧化铝膜。

5.根据权利要求1所述的硝酸熔盐储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，剥离方法：将有序氧化铝膜浸泡在50-80l体积比为1:1的1mol/l hcl和1mol/l cucl2的混合溶液中蚀刻铝基板，得到剥离有序氧化铝膜。

6.根据权利要求1所述的硝酸熔盐储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，蚀刻通孔方法：在20-30℃下，将有序氧化铝膜浸入4-7wt％磷酸溶液中进行化学蚀刻，得到通孔阳极氧化铝膜；铝板纯度为99.99％。

7.根据权利要求1所述的硝酸熔盐储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，ca(no3)2、nano3、kno3、水的用量比为(44-88)kg:(12-24)kg:(44-88)kg:(1000-2000)l；搅拌处理时间为20-40min；干燥条件：干燥温度为160-200℃、干燥时间为8-16h。

8.根据权利要求1所述的硝酸熔盐储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，干燥方法：在温度为150-250℃、气压为100mbar的条件下，真空干燥12-24h。

9.根据权利要求1所述的硝酸熔盐储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，渗透方法：在60-80℃下，将通孔阳极氧化铝膜浸入10-20l混合熔盐水溶液中20-40min进行渗透操作2-3次。

10.根据权利要求1所述的硝酸熔盐储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，冷却方法为：以0.2-0.3℃/min的降温速率从60-80℃冷却至20-30℃；干燥方法：在20-30℃下，真空干燥12-24h；除盐方法：用砂布除去通孔阳极氧化铝膜残留的盐。

技术总结
本发明涉及能源领域，且公开了一种硝酸熔盐储能材料的制备方法。所述硝酸熔盐储能材料的制备方法，包括以下步骤：步骤(1)将铝板进行化学抛光，电化学抛光，第一步阳极氧化，第二步阳极氧化，剥离，蚀刻通孔，得到通孔阳极氧化铝膜；步骤(2)将Ca(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;2</subgt;、NaNO<subgt;3</subgt;和KNO<subgt;3</subgt;加入水中，搅拌处理，过滤，干燥，得到混合熔盐；步骤(3)将通孔阳极氧化铝膜干燥，渗透，冷却，干燥，除盐，得到硝酸熔盐储能材料。本发明中通过纳米多孔阳极氧化铝膜提供一个二维受限空间，使得混合熔盐经历纳米限制效应、界面效应，诱导混合熔盐晶体自组装，得到了低熔点、高导热性、耐腐蚀的硝酸熔盐储能材料。

技术研发人员：穆世慧,赵曙光
受保护的技术使用者：北京民利储能技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15