[发明专利]储热材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种储热材料及其制备方法，所述储热材料通过将金属氧化物与抗烧结剂混合而制备，所述金属氧化物的通式为(Msubgt;n1‑z/subgt;Fesubgt;z/subgt;)subgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;，其中0.1z0.4；所述抗烧结剂为碳化钨粉末。本发明提供的储热材料，可将金属氧化物的再氧化率提高，100次热循环后的失重率和增重率依然基本保持为初始值。

技术领域

本发明涉及储能材料，具体涉及一种储热材料及其制备方法。

背景技术

随着可再生能源在电网中占有的发电比例不断提高，电网的可调节性和稳定性受到了极大的影响，电力系统调峰能力不足、调度运行和调峰成本补偿机制不健全等问题日益突出。利用储能技术实现消纳可再生能源电力，削峰填谷，平抑电网的波动性从而提高电网运行的安全性，对于电力系统运行的经济性和灵活性起到了至关重要的作用。

基于金属氧化物价态之间相互转化的热化学储能方式，具有储能温度高、能量密度大，可以通过温度、气氛等方式调控吸热和放热过程，能够简化系统结构，节约成本，具有广阔的应用前景。而Mn₂O₃/Mn₃O₄体系价格低廉、无毒，反应温度与光热发电系统相匹配，是一种合适的热化学储能材料，但Mn₂O₃/Mn₃O₄体系氧化反应速率缓慢，影响整体反应进程。

二元金属体系可以改善单一金属氧化物反应温度、反应速率等方面存在的不足，很多学者对Mn₂O₃/Mn₃O₄体系使用其他氧化物进行掺杂，发现铁作为二次阳离子掺杂进锰氧化物中，显著提高了锰氧化物的再氧化速率，缩小了氧化还原的热滞后。然而Mn₂O₃/Mn₃O₄体系在高温下易发生烧结，导致氧化反应速率缓慢、再氧化率不足、循环稳定性能差，严重限制了其在高温储热领域的应用。因此,亟需找到一种能具备改善的再氧化率、抗烧结性能好、循环稳定性能好的储热材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的Mn₂O₃/Mn₃O₄体系的金属氧化物的再氧化率不足、易烧结、循环稳定性能差的问题，从而提供一种储热材料。

为了解决上述技术问题，本发明的第一个目的为提供了一种储热材料，所述储热材料通过将金属氧化物与抗烧结剂混合而制备，其中所述金属氧化物的通式为(M_n1-zFe_z)₂O₃，其中0.1z0.4；所述抗烧结剂为碳化钨粉末。

本发明的第二目的为提供上述储热材料的制备方法，该方法包括将金属氧化物与抗烧结剂混合，其中所述金属氧化物的通式为(M_n1-zFe_z)₂O₃，其中0.1z0.4；所述抗烧结剂为碳化钨粉末。

本发明通过简单的机械合金法制备了碳化钨粉末，再将碳化钨粉末与金属氧化物进行简单混合制得的储热材料，制备方法简单。将碳化钨粉末附着在金属氧化物材料表面，增加了材料的比表面积，提高了反应活性，有效抑制了储热材料在热循环过程中的烧结现象。此外，碳化钨作为一种热的良好导体，提升了储热材料整体的导热性。因此，即可将金属氧化物的再氧化率从85.6％提高至100％，100次热循环后的失重率和增重率依然保持为初始值的98.5％和96.4％。

附图说明

图1为实施例1制备得到的碳化钨粉末的XRD图。

图2为实施例1制备得到的碳化钨粉末的粒径分布图。