[发明专利]石英砂复合碳酸熔盐传热蓄热介质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于太阳能光热发电的蓄热传热复合介质，特别是一种石英砂复合碳酸熔盐传热蓄热介质及其制备方法。

背景技术

在工业蓄能和太阳能光热发电技术中，目前使用的蓄热传热介质主要有空气、水、导热油、熔融盐、钠和铝等金属。熔盐因具有广泛的使用温度范围，低蒸汽压，低粘度，良好的稳定性，低成本等诸多特性已成为太阳能光热发电技术中颇具潜力的传热蓄热介质，成为目前应用较多，较为成熟的传热蓄热介质。高温熔融盐主要有碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、氟化物、氯化物、氧化物等。固-液相变高温相变材料，主要为高温熔融盐、部分碱、混合盐。

混合硝酸熔盐体系具有熔点低、热稳定好，对容器和管路材料腐蚀性小等优点，但是硝酸熔盐在高温下容易分解，其上限温度一般不超过600℃。申请号为200810027638.9的中国专利公开了一种添加了氯化物的碳酸熔盐体系（Na₂CO₃,K₂CO₃,NaCl,KCl），上限温度高达800℃，可以很好的满足太阳能高温传热蓄热的要求，比较理想，但是熔点567℃使下限温度过高，在日落后或云遮时的设备维护成本太高。中国专利200910037348.7公开了一种含锂碳酸熔盐体系（Na₂CO₃,K₂CO₃,NaCl,Li₂CO₃），所采用的添加剂氯化钠和碳酸锂有效维持体系高的安全使用温度上限，且熔点降低至390℃。但是在实际应用中，这样的熔点还是偏高，容易造成管路阻塞或者维护成本过高，如何有效降低碳酸熔盐的熔点成为太阳能光热发电蓄热的一个重要方向。

石英砂作为一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，具有独特的物理、化学特性，其内在分子链结构、晶体形状和晶格变化的独特规律，使其具有耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀等特性，在许多高科技产品中发挥着越来越重要的作用，常被用作制造玻璃、耐火材料、冶炼硅铁、冶金熔剂、陶瓷研磨材料、铸造的原料。其主要矿物成分是SiO₂，含量90-99％，常含有少量的杂质成分如Al₂O₃、CaO、MgO等。石英砂莫氏硬度6-7，相对密度为2.65（g/cm³），熔点1750℃，有较高的耐火性能。

目前为止，未检索到将石英砂作为一种原料加入到碳酸熔盐中制成复合熔盐的报道。

发明内容

为了解决上述碳酸熔盐的缺点，本发明提出一种能维持高温稳定性，并且显著降低下限使用温度的碳酸熔盐。本发明的技术方案如下：

1.石英砂碳酸复合熔盐传热蓄热介质，其特征在于，把石英砂分散到高温碳酸熔盐体系中，复合形成石英砂碳酸熔盐。

2.根据权利要求1所述的石英砂碳酸复合熔盐传热蓄热介质，所述碳酸熔盐体系为K₂CO₃-Na₂CO体系，所述K₂CO₃-Na₂CO体系中的重量组分为碳酸钾30～60份，碳酸钠30～60份。

3.根据权利要求1所述的石英砂碳酸复合熔盐传热蓄热介质，所述碳酸熔盐体系为K₂CO₃-Na₂CO₃-NaCl-Li₂CO₃体系，所述K₂CO₃-Na₂CO₃-NaCl-Li₂CO₃体系中的重量组分为：碳酸钾：20-60份、碳酸钠：20-40份、碳酸锂：10-20份、氯化钠：5-10份。

4.根据权利要求1～3任一所述的石英砂碳酸复合熔盐传热蓄热介质，所述石英砂在所述石英砂碳酸熔盐中所占的比例为1～50%。

5.根据权利要求1～3任一所述的石英砂碳酸复合熔盐传热蓄热介质，所述石英砂在所述石英砂碳酸熔盐中所占的比例为10～40%。

6.根据权利要求1～3任一所述的石英砂碳酸复合熔盐传热蓄热介质，所述石英砂在所述石英砂碳酸熔盐中所占的比例为20～45%。

7.根据权利要求1～3任一所述的石英砂碳酸复合熔盐传热蓄热介质，所述石英砂在所述石英砂碳酸熔盐中所占的比例为30～40%。