高分解温度混合熔盐传热蓄热介质制造技术

高分解温度混合熔盐传热蓄热介质，属于高新技术中物理传热储能技术领域。高分解温度混合熔盐传热蓄热介质组分比例如下：33wt％硝酸钾，27wt％亚硝酸钠，40wt％碳酸钾，该种混合熔盐分解温度约为715.4左右，熔点为313℃，具有较宽的使用温度范围。并且相比于常见蓄热材料,其平均比热为1.236J/(g

【技术实现步骤摘要】
高分解温度混合熔盐传热蓄热介质

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[0001]本专利技术涉及一种用于中高温传热蓄热的混合熔盐的配方，属于高新技术中物理传热储能


技术介绍
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[0002]随着全球可持续发展的日益普及，绿色能源和低碳生活的概念受到了人们的关注。许多国家开始对风能、太阳能、生物质能、地热能、海洋能等可再生能源进行研究。太阳能因其储量无限、无污染、经济高效等特性而成为最受欢迎的能源之一。集中太阳能热发电(CSP)长期以来被认为是最有前景的大规模利用太阳能的方式，目前已迅速进入商业成长阶段，成为解决当前能源、资源和环境问题的新兴产业。热蓄能(TES)技术是太阳能热电厂的关键技术，对提高热效率、稳定性和可靠性具有重要意义。随着CSP技术的快速发展和大型储能设备的不断完善，熔盐因其熔点低、导热性好、温度范围宽、蒸汽压低、容量大、粘度低、稳定性好等独特特性成为研究热点。此外，寻找具有良好传热和蓄热特性的新型混合熔盐已成为当前混合熔盐研究的主要方向。
[0003]太阳盐(60wt％NaNO3,40wt％KNO3)和HITEC盐(53wt％KNO3,40wt％NaNO2,7wt％NaNO3)已被广泛用于传热和蓄热介质。特别是，太阳盐作为TES介质在Andasol
‑
1和Gemosolar项目中得到了广泛的研究和成功的应用。它的热物理性能，包括熔点、密度、比热、粘度、导热系数等都得到了广泛的研究。目前，熔盐作为传热蓄热介质已经在太阳能热发电系统中得到了应用。但使用这两种熔盐作为蓄热介质仍存在熔点高、操作温度低等严重缺点。在使用高熔点传热介质时，必须安装附加的伴热系统、保温系统和应急系统，由于温度波动而引起的冻结管道堵塞的风险将大大增加。这样，系统的初始投资和初始运行成本就会增加。Iversona et al.研究了太阳盐、HITEC盐和低熔点季铵盐的热学和力学性能，以KNO3、Ca[NO3]2、NaNO3和LiNO3为原料，制备了一种固态潜热存储盐(2.3wt％KNO3、39.4wt％Ca[NO3]2、12.1wt％NaNO3和6.1wt％LiNO3)。王涛等研究了LiNO3‑
NaNO3‑
KNO3‑
2KNO3·
Mg(NO3)2体系的热力学性能，并初步探索了一种新型的含亚硝酸盐的低熔点盐的基本物理性能。Zhao et al.研究了由KNO3、LiNO3和Ca[NO3]2组成的三元混合硝酸盐的热性能。虽然它们的熔点低于100C，但DSC测试结果表明，样品在～150C时存在较大的吸热峰；因此，样品没有形成良好的共晶。此外，作者没有给出初始结晶点的数据。如果不考虑初始结晶点，则其在系统传热中的应用将导致温度波动增加，管道冻结和堵塞的风险增加。因此需要找到一种分解温度高，熔点较低的混合熔盐是现在面临的主要问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是不含贵金属盐，提高分解温度同时降低太阳能热发电及工业蓄热成本，尽可能提高其热稳定性。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种混合熔盐的配方。
[0006]高分解温度三元混合熔盐传热蓄热介质，其特征在于：包括33wt％硝酸钾，27wt％
亚硝酸钠，40wt％碳酸钾。
[0007]本专利技术的有益效果在于：
[0008]1本专利技术技术方案制备的混合熔盐分解温度大大提高(分解温度范围为：710
‑
730℃)，其应用在太阳能热发电系统中，将大大降低传热蓄热系统的成本，简化系统初始运行程序，增加了整个系统的安全稳定性。
[0009]2本专利技术技术方案制备的混合熔盐成本相比于常见蓄热材Hitec盐较低，KNO3‑
NaNO2‑
K2CO3分解温度大大提高，高于Solar Salt约135℃、HITEC约250℃。
附图说明
[0010]图1混合熔盐的DSC曲线。
[0011](质量比为KNO3：NaNO2：K2CO3＝0.33：0.27：0.4)
[0012]图2混合熔盐的TG曲线。
[0013](质量比为KNO3：NaNO2：K2CO3＝0.33：0.27：0.4)
[0014]图3实例1三元混合熔盐的比热测量结果。
[0015]图4实例1三元混合熔盐的密度测量结果。
[0016]图5实例1三元混合熔盐的热扩散系数测量结果。
[0017]图6实例1三元混合熔盐的导热系数测量结果。
[0018]图7实例1三元混合熔盐的粘度测量结果。
具体实施方式
[0019]下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步详细描述。
[0020]本专利技术提供一种用做太阳能热发电系统中传热蓄热介质的混合熔盐配方，该配方主要含有硝酸钾、亚硝酸钠、碳酸钾。以上所述混合熔盐配方中含有33wt％硝酸钾，27wt％亚硝酸钠，40wt％碳酸钾，该种混合熔盐熔点约为313℃左右，分解温度约为715.4℃，平均比热约为1.236J/(g
·
K)，蓄热成本约为51.37元/(kW
·
h)，导热系数约为0.206W/(m
·
K)。
[0021]该技术提高分解温度的机理主要是：单一组分熔盐分解温度过低，而将几种熔盐混合起来形成共晶混合熔盐后能够显著提高共晶熔盐混合物的分解温度，共晶混合熔盐能够在较宽的运行温度范围内确保相和组分稳定、均匀的热物性。混合熔盐的成分和比例不同，其热物性也不同。因此，在配制混合熔盐中，应权衡各方需求，慎重选择混合熔盐的组分种类和配比。
[0022]该系列三元混合熔盐优选的具体实施方式为：
[0023]首先，对三元混合硝酸盐(KNO3、NaNO2、K2CO3)按照不同摩尔比例配比，然后摩尔比例变换成质量比例初步配制得到了7种不同组分比例的混合熔盐，具体操作方法为：采用高精度分析天平称量好以上三种组分，将其充分混合研磨；然后放置在干燥箱中进行恒温干燥，设定加热温度为100℃，加热时间为96小时，使混合物中含有的水分溢出，将干燥好的熔盐放置在马弗炉中加热至450℃，加热时间为12小时，以使混合物完全融化并混合均匀，此即为静态熔融法；待混合熔盐冷却后，将其取出。由于熔盐经熔融处理冷却以后会形成坚硬的固态结晶盐，本专利技术采用超微粉碎机将混合物进行粉碎，样品细度可达到20～200目，在保证细度的同时也使混合物充分混合，从而保证了实验的准确性；最后再将粉碎好的熔盐
放在干燥箱中恒温干燥处理，以备实验时使用。经过大量实验分析，最终优选出一种配方的熔盐。下表中(
‑
)表示该比例混合熔盐DSC曲线未达到共晶状态，故未测量其他热物性。
[0024] 质量比％(KNO3：NaNO2：K2CO2)熔点(℃)初晶点(℃)分解温度(℃)1号盐52.25：42.75：5137.7147.7659.22号盐49.5：40.5：10137.5154.2663.93号盐46.75：38.25：15
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4号盐44：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高分解温度混合熔盐传热蓄热介质，其特征在于：包括33wt％硝酸钾，27wt％亚硝酸钠，40wt％碳酸钾。2.权利要求1所述的高分解温度混合熔盐传热蓄热介质的制备方法，其特征在于：称量好以上三种组分，将其充分混合研磨；然后放置在干燥箱中进行恒温干燥，设定加热温度为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴玉庭，娜荷芽，张灿灿，鹿院卫，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：