热化学导电储热材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种热化学导电储热材料及其制备方法，热化学导电储热材料包括导电相材料及储热相材料，所述储热相材料为复合金属氧化物，所述复合金属氧化物的质量分数为50

【技术实现步骤摘要】
热化学导电储热材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及热化学储热材料
，具体为一种热化学导电储热材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着波动性可再生能源发电占比的不断增加，电力系统波动的频率和强度不断增加，使电网稳定性受到严峻的挑战，同时可再生能源的大量接入又产生了很多弃电和谷电，造成不必要的电能浪费。
[0003]储能可用于消纳可再生能源的弃电和电网调峰的谷电，对于风电、光伏等波动性可再生能源，储能可以起到平滑风光出力和能量调度的作用，减少弃风、弃光，提高波动性可再生能源的发电利用率；同时，绝大多数地区实行峰谷电价制，储能可以提高谷电的利用，降低企业电力成本。目前，国内外针对低品位的弃电和电网调峰产生的峰谷电的利用方式主要有抽水蓄能、电化学储能、显热储能、相变储能和热化学储能。
[0004]抽水蓄能是比较成熟的物理储能技术，但其对地理条件要求高，投资成本大；电化学储能通过电化学反应进行电极正负极的充电和放电，从而实现能量转化与传递，具有响应速度较快，基本不受外部条件干扰的特点，但投资成本高，且使用寿命有限；显热储能通过水、导热油、高温熔盐的温度变化实现能量存储，是目前最成熟、应用最多的储能方式，但其存在储能密度低、储能时间短、温度波动大等缺点；相变储能利用相变材料的物态变化实现能量存储，储能密度大、温度输出平稳，但是其对设备要求较高、使用寿命有待提高。热化学储能通过储热材料的化学反应来实现能量的存储和释放，相较于抽水蓄能，其投资成本低，响应速度快；相较于电化学储能，其储热材料更加经济易得、安全性更高。相较于显热储热和相变储能，其储热密度高、储热温度高，储能时间长，能够实现能量的长期存储。
[0005]由于热化学储热材料多为金属氧化物，导电性较差，在消纳低谷电时通常采用电热元件进行电热转换，能量传递媒介多，能量利用效率和速率降低、热化学储热材料与消纳低谷电无法建立有效直接连接，导致低谷电能的浪费。

技术实现思路

[0006]针对以上问题，本专利技术提供了一种热化学导电储热材料及其制备方法，本专利技术热化学导电储热材料具有较佳的储热性能和导电能力，在应用于消纳谷电时，可以直接与电网连接传输电能，提高谷电的利用率。
[0007]本专利技术提供一种热化学导电储热材料，包括导电相材料及储热相材料，导电相材料为耐高温导电材料，储热相材料为复合金属氧化物，复合金属氧化物的质量分数为50
‑
95％，导电相材料的质量分数为5
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50％。
[0008]本专利技术热化学导电储热材料具有较佳的导电性和储热能力，导电相材料能够提高电能向热能转化速率，储热相材料通过氧化还原反应将热能以化学能等形式储存，在需要的时候再进行释放，进而提高谷电的利用率。复合金属氧化物是由两种或两种以上金属(包
括两种以上氧化态的同种金属)氧化物复合而成的多元金属氧化物，在储热放热过程中，通过金属化合物的价态的转变实现化学能和热能的转换，具有较高的显热和化学热，进而提高热化学导电储热材料的储热性能。
[0009]本专利技术的可选技术方案中，复合金属氧化物至少含有一种金属氧化物，金属氧化物为锂、铍、钠、镁、铝、钾、钙、钪、钛、钒、铬、锰、镁、铁、钴、镍、铜、锌、镓、锗、铷、锶、钇、锆、铌、钼、钌、铑、铟、锡、锑、铋的一种或多种组合。
[0010]根据该技术方案，金属氧化物的种类丰富，来源广泛，有利于降低热化学导电储热材料的成本，提高热化学导电储热材料的普适性。
[0011]本专利技术的可选技术方案中，导电相材料包括耐高温金属、耐高温合金、高温发热陶瓷材料、高温导电钙钛矿材料、包含非金属的导电化合物、导电金属氧化物及导电金属氧化物对应的盐中的一种或多种组合。
[0012]根据该技术方案，导电相材料的种类丰富、来源广泛，有利于降低热化学导电储热材料的成本，提高热化学导电储热材料的普适性。导电相材料具有较高的导热系数，有利于提高储热相的导热性能，进而提高热化学导电储热材料的储热效率。
[0013]本专利技术的可选技术方案中，耐高温金属包括钨，耐高温合金包括镍铬合金、铁铬铝合金。
[0014]根据该技术方案，钨的硬度高，熔点高，能够耐高温且导电性能优异，镍铬合金具有较高的强度和抗腐蚀性能，铁铬铝合金具有较高的耐受温度和抗氧化性能，有利于提高热化学导电储热材料的强度及使用寿命。
[0015]本专利技术的可选技术方案中，高温发热陶瓷材料包括MoSi2、SiC、石墨、ZrO2、CeO2、Bi2O3、ZnO、LaCrO3中的一种或多种。
[0016]根据该技术方案，高温发热陶瓷材料在高温下具有导电性，适用于热化学储热的高温环境，在高温下电子、离子传导速度加快，有利于提高材料电热转换速率。
[0017]本专利技术的可选技术方案中，包含非金属的导电化合物包括金属碳化物、金属氮化物及金属硼化物中的一种或多种。
[0018]根据该技术方案，金属碳化物、金属氮化物、金属硼化物的强度高、熔点高，能够导电及导热，有利于提高热化学导电储热材料的储热性能及导电性能。
[0019]本专利技术的可选技术方案中，导电金属氧化物包括Li2O、Na2O、K2O、LiNO3、NaNO3、SnO2、Ta2O5、TiO2、β
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Al2O3中的一种或多种；导电金属氧化物对应的盐包括硝酸盐、碳酸盐、偏铝酸盐、草酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐的一种或多种。
[0020]根据该技术方案，可以根据制备方法的不同选择导电金属氧化物或导电金属氧化物对应的盐，提高热化学导电储热材料来源的广泛性。
[0021]本专利技术的可选技术方案中，高温导电钙钛矿材料的结构通式为ABO3，A位是选自Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、La中的一种或者多种；B位是选自Al、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr中的一种或者多种。
[0022]根据该技术方案，高温导电钙钛矿材料有利于提高热化学导电储热材料的导电性，提高热化学储热、放热能力与效率。
[0023]本专利技术另提供一种上述的热化学导电储热材料的制备方法，包括以下步骤：
[0024]将导电相材料、储热相材料按质量比进行研磨混合，得到前驱物；
[0025]将得到的前驱物进行煅烧，得到热化学导电储热材料。
[0026]本专利技术另提供一种上述的热化学导电储热材料的制备方法，包括以下步骤：
[0027]将导电相材料对应的盐、储热相材料对应的盐、柠檬酸、乙二醇按一定的比例混合后，加热搅拌至形成凝胶；
[0028]将得到的凝胶进行干燥，得到前驱物；
[0029]将得到的前驱物进行煅烧，得到热化学导电储热材料。
附图说明
[0030]图1是本专利技术第二实施方式中热化学导电储热材料的制备方法的流程示意图。
[0031]图2为是本专利技术第二实施方式中的铜锰复合金属氧化物复合不同导电相的TG曲线。
[0032]图3为是本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热化学导电储热材料，其特征在于，包括导电相材料及储热相材料，所述储热相材料为复合金属氧化物，所述复合金属氧化物的质量分数为50
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95％，所述导电相材料的质量分数为5
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50％。2.根据权利要求1所述的热化学导电储热材料，其特征在于，所述复合金属氧化物至少含有一种金属氧化物，所述金属氧化物为锂、铍、钠、镁、铝、钾、钙、钪、钛、钒、铬、锰、镁、铁、钴、镍、铜、锌、镓、锗、铷、锶、钇、锆、铌、钼、钌、铑、铟、锡、锑、铋的一种或多种。3.根据权利要求2所述的热化学导电储热材料，其特征在于，所述导电相材料包括耐高温金属、耐高温合金、高温发热陶瓷材料、高温导电钙钛矿材料、包含非金属的导电化合物、导电金属氧化物及所述导电金属氧化物对应的盐中的一种或多种组合。4.根据权利要求3所述的热化学导电储热材料，其特征在于，所述导电金属氧化物包括Li2O、Na2O、K2O、LiNO3、NaNO3、SnO2、Ta2O5、TiO2、β
‑
Al2O3中的一种或多种；所述导电金属氧化物对应的盐包括硝酸盐、碳酸盐、偏铝酸盐、草酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐的一种或多种。5.根据权利要求3所述的热化学导电储热材料，其特征在于，所述耐高温金属包括钨，所述耐高温合金包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖刚，范清铃，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：