储热用陶瓷封装材料在LiNO_3熔盐中的腐蚀特性研究

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1、第38卷第4期华电技术V01．38No．42016年4月HuadianTechnologyApr．2016储热用陶瓷封装材料在LiNO3熔盐中的腐蚀特性研究田鑫，俞铁铭，-，郭栋'(1．华电电力科学研究院，杭州310030；2．杭州华电能源工程有限公司，杭州310030)摘要：通过直接烧结法制备并研究了储热用A1O陶瓷封装材料在熔融bN0，中的腐蚀过程。X射线衍射分析和扫描式电子显微镜(SEM)分析发现，制备的陶瓷封装材料化学组成稳定，其成分主要为硅酸盐矿物。该封装陶瓷的熔盐浸泡试验表明，随着浸泡时间的延长，陶瓷试样的质量先增加后降低。当浸泡时间为10h时，其质量增加了2．4％，而当

2、浸泡时间延长至50h时，其质量在初始质量的基础上减少了1．9％，并于100h时减少了2．3％。通过SEM形貌分析可知，随着浸泡时间的延长，其表面逐渐被腐蚀。以上结果表明，制备的陶瓷具有较好的热稳定性能，可以作为蓄热熔盐的封装材料。关键词：储热陶瓷；LiNO熔盐；耐腐蚀性中图分类号：TB321；TK519文献标志码：A文章编号：1674—1951(2016)04—0012—03低，增加了蓄热装置的运营成本。而陶瓷材料具有O引言较高的致密性，耐氧化、耐高温一，因而具备在高能源是人类赖以生存的基础，但由于能源的供温中作为蓄热装置封装材料的潜力。本文通过制备给与需求具有较强的时间性和空间性，

3、在许多能源一种陶瓷封装材料并研究其在LiNO，熔盐中的腐蚀利用系统中存在着供能和耗能之间的不协调性(失过程，以考察其在相变储热技术中的应用前景。配)，从而造成了能量利用的不合理和大量浪1原材料与试验方法费j。储热技术，特别是相变储热技术是合理有效利用现有能源、优化使用可再生能源和提高能源1．1原材料利用效率的重要技术，因而成为了近20年来世界节本文使用的陶瓷封装材料采用直接烧结法制能领域前沿热点研究方向，并在太阳能、工程热物备。表1列出了本次试验所用的材料。理、航天技术及工业余热回收利用等领域得到了广表1试验制备所需的化学药品泛应用I6-10]。由此，作为相变储热技术的核心，相变材料

4、(PCM)研究成为近年来国内外在能源利用和材料科学方面开发研究十分活跃的领域。在其物相变化过程中，它可以从环境吸收热(冷)能或向环境释放热(冷)能，从而达到储存和释放能量、调节能量需求和供给失配的功能。但相变材料在使用时会发生固态和液态间的相互转化，必须使用专门的容器加1．2制备方法以封装，这不但会增加传热介质与相变材料之间的将A12O3，Na2CO3，CaO，SiO2，B2O3按照一定的热阻，提高热损耗降低传热效率，而且易发生过冷、质量比进行机械混合，随后在20MPa的压力下保压相分离、老化和容器腐蚀等问题，特别是高温相变材lmin成型。成型的试样先于105oC条件下干燥24料，热

5、损耗和容器腐蚀问题极其严重，大大增加了h，随后于400cC下保温2h，最后直接以10cC／min固一液相变材料的使用成本H。的升温速率至950℃烧结1h。目前常用的封装材料为金属及其合金化合物，但高温时易氧化、腐蚀，导致设备使用寿命大大降1．3试验方法将得到的陶瓷封装材料放人充满LiNO。的坩埚中，在350℃的条件下保温一定时间，取出后考察陶收稿日期：2015—11—12：修回日期：2016—04—12基金项目：科技部科研院所专项资金项目(2013EG121184)瓷性能和结构的变化。·14·华电技术第38卷[8]左远志，丁静，杨晓西．中温相变蓄热材料研究进展[J]．3结论现代化工，

6、2005，25(12)：15—19．[9]巫江虹，杨兆光，吴青吴，等．热泵热水器用相变蓄热材由试验结果可知，所制备的陶瓷材料主要为氧料的性能研究[J]．太阳能学报，2011，32(5)：674—679．化硅一氧化铝无机材料体系。通过SEM分析可知，[10]李爱菊，王毅．无机盐／陶瓷基复合蓄热材料高温稳定其内部结构致密，具有较高的密实性。将该陶瓷浸性的研究[J]．材料导报，2011，25(6)：78—81．泡在LiNO熔盐中，随着时间的延长，陶瓷试样的质[11]李朝祥．陶瓷蓄热材料的开发研究[J]．冶金能源，量先增加后降低：在10h时，其质量增加2．4％，而2002，21(1)：46—

7、48．在50h时，其质量在初始质量的基础上减少了[12]谢滨欢，曾令可．蓄热及多孔陶瓷蓄热材料[J]．陶瓷，1．9％，100h后减少了2．3％。通过SEM形貌分析2008(9)：7—9，55．可知，该质量变化与形貌变化相对应。[13]韩瑞端，王津浩，郝吉波．高温蓄热技术的研究现状及展望[J]．建筑节能，2011，39(9)：32—38．参考文献：[14]鄢瑛，张会平，刘剑．相变蓄热材料微胶囊制备工艺的正交试验分析[J]．太阳能学报，2010，31(6)：9