【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于相变储热，具体涉及一种熔融盐基相变储热核壳陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
1、我国的工业余热利用主要是通过换热器将余热转移到其他介质上，以实现能量的回收利用，存在一些局限性，如换热效率不高、设备复杂等问题。相变储能技术在高温余热回收方面具有潜力，可以有效地提高能源利用效率，减少对传统能源资源的依赖，并对环境产生更小的影响。此外，太阳能的开发和利用有助于减少对化石能源的依赖，实现能源的可持续发展，然而太阳能具有波动性和间歇性的缺点，因此有必要发展储能技术实现太阳能的供需平衡。其中，相变储热凭借恒定的工作温度、较大的储热密度受到广泛关注。
2、以硅藻土和膨胀蛭石为代表的多孔陶瓷结合熔盐的相变储热技术，具有高热导率和较大储热密度的优点，但也存在一些问题。首先是此前研究很少关注储能材料的光谱吸收性能，使其不适用于聚光太阳能光热转换领域；其次传统的多孔陶瓷面临着机械强度和储热密度无法兼容的问题，过大的孔隙率可以带来大储热密度，但也会削弱材料的机械强度；最后传统多孔陶瓷的熔盐泄露问题仍然严重，限制了其规模应用的可能性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种熔融盐基相变储热核壳陶瓷材料及其制备方法和用途，熔融盐基相变储热核壳陶瓷材料具有高光谱吸收率、高储热密度、高机械强度的优点，同时致密的陶瓷外壳也有效解决了熔融盐高温泄露问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种熔融盐基相变储热核壳陶瓷材料的制备方法，包括以下步
4、步骤s1，取陶瓷外壳的原料粉体，混合均匀后加入水或粘结剂溶液，制得陶瓷浆料；
5、步骤s2，在牺牲球的外表面均匀包覆一层陶瓷浆料，在烘箱中干燥去除水分；
6、步骤s3，将步骤s2制得的包覆陶瓷浆料的牺牲球在含氧气氛的高温炉中，烧结，得到空心陶瓷球；
7、步骤s4，采用真空浸渍法将熔融的无机盐充分浸渍到陶瓷球内部空间；
8、步骤s5，去除核壳陶瓷球表面残留的无机盐，得到熔融盐基相变储热核壳陶瓷材料。
9、所述步骤s1中，按照质量百分比，陶瓷外壳的原料粉体的组成为：工业固废40-80wt%、三氧化二铝12-30wt%、三氧化二铁6-20wt%、二氧化锰2-10wt%；陶瓷粉末的粒径为8nm-60um。
10、所述步骤s1中，粘结剂溶液质量浓度为1%-15%，粘结剂选自酚醛树脂、木质素、纤维素、聚乙二醇、面粉、淀粉中的一种或多种；陶瓷粉末和粘结剂的质量比为99.7:0.3-80:20。
11、所述步骤s2中，包覆的陶瓷浆料的厚度为0.3-3mm。
12、所述步骤s2中，牺牲球的材质为高温含氧气氛下能够烧失的物质，例如碳球、木球、纤维素球、木质素球、石蜡球、聚乙二醇球的一种。
13、所述步骤s2中，在牺牲球外表包覆陶瓷壳粉末的方法为：
14、在牺牲球外表手动包覆浆料；
15、或者，在锅式造粒机或者盘式成球机中包覆，混合均匀的陶瓷粉末与牺牲球一起放进机器内，喷洒粘结剂溶液，牺牲球不断滚动黏附原料粉末成球形。
16、所述步骤s3中，以2-10℃/min的升温速率，在800-1500℃区间范围内烧结1-12小时。
17、所述步骤s4中，在无机盐的熔点以上50℃保持0.5-5小时；所述无机盐选自氯盐、氟盐、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐中的一种或者多种组合形成的多元盐。
18、所述步骤s4的真空浸渍过程中，升温过程在70-120℃范围内的某个温度点和300-500℃范围内的某个温度点分别保温0.5-2小时，以去除无机盐中的自由水和结合水。
19、一种所述的方法制备的熔融盐基相变储热核壳陶瓷材料。
20、所述熔融盐基相变储热核壳陶瓷材料为球体、圆柱体、长方体、圆环体或圆弧体。
21、所述的熔融盐基相变储热核壳陶瓷材料在太阳能光热转换中的用途。
22、有益效果
23、1、利用牺牲模板法制得空心陶瓷球，独特的核壳结构让更多的熔融盐浸入内部空间，具有高储热密度；同时致密的陶瓷外壳不仅增加了机械强度也有效解决了熔融盐高温泄露问题。
24、2、采用真空浸渍法在空心陶瓷球内部浸入液态熔融盐，凝固后内部形成空腔，为固态熔盐的膨胀留下空间，避免出现核壳陶瓷球的破裂。
25、3、本专利技术的熔融盐基相变储热核壳陶瓷球，光谱吸收率达到92.2%，使其可应用于太阳能光热转换领域，实现集热、储能一体，避免了繁杂的传热过程，提升系统效率。
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1.一种熔融盐基相变储热核壳陶瓷材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的熔融盐基相变储热核壳陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，按照质量百分比，陶瓷外壳的原料粉体的组成为：工业固废40-80wt%、三氧化二铝12-30wt%、三氧化二铁6-20wt%、二氧化锰2-10wt%；陶瓷粉末的粒径为8nm-60um。
3.根据权利要求1所述的熔融盐基相变储热核壳陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，粘结剂溶液质量浓度为1%-15%，粘结剂选自酚醛树脂、木质素、纤维素、聚乙二醇、面粉、淀粉中的一种或多种；陶瓷粉末和粘结剂的质量比为99.7:0.3-80:20。
4.根据权利要求1所述的熔融盐基相变储热核壳陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，包覆的陶瓷浆料的厚度为0.3-3mm。
5.根据权利要求1所述的熔融盐基相变储热核壳陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，牺牲球的材质为碳球、木球、纤维素球、木质素球、石蜡球、聚乙二醇球的一种；
6.根据权利要求1所述的熔融
7.根据权利要求1所述的熔融盐基相变储热核壳陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，在无机盐的熔点以上50℃保持0.5-5小时；所述无机盐选自氯盐、氟盐、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐中的一种或者多种组合形成的多元盐；真空浸渍过程中，升温过程在70-120℃范围内的某个温度点和300-500℃范围内的某个温度点分别保温0.5-2小时，以去除无机盐中的自由水和结合水。
8.一种权利要求权利要求1-7任一所述的方法制备的熔融盐基相变储热核壳陶瓷材料。
9.根据权利要求8所述的熔融盐基相变储热核壳陶瓷材料，其特征在于：所述熔融盐基相变储热核壳陶瓷材料为球体、圆柱体、长方体、圆环体或圆弧体。
10.权利要求9所述的熔融盐基相变储热核壳陶瓷材料在太阳能光热转换中的用途。
...【技术特征摘要】
1.一种熔融盐基相变储热核壳陶瓷材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的熔融盐基相变储热核壳陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，按照质量百分比，陶瓷外壳的原料粉体的组成为：工业固废40-80wt%、三氧化二铝12-30wt%、三氧化二铁6-20wt%、二氧化锰2-10wt%；陶瓷粉末的粒径为8nm-60um。
3.根据权利要求1所述的熔融盐基相变储热核壳陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，粘结剂溶液质量浓度为1%-15%，粘结剂选自酚醛树脂、木质素、纤维素、聚乙二醇、面粉、淀粉中的一种或多种；陶瓷粉末和粘结剂的质量比为99.7:0.3-80:20。
4.根据权利要求1所述的熔融盐基相变储热核壳陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，包覆的陶瓷浆料的厚度为0.3-3mm。
5.根据权利要求1所述的熔融盐基相变储热核壳陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，牺牲球的材质为碳球、木球、纤维素球、木质素球、石...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨理理，李冲，张津瑞，王刚，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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