ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩИЙ СОСТАВ Российский патент 2010 года по МПК C09K5/06 

Изобретение относится к разработке теплоаккумулирующих составов, включающих хлориды, бромиды и сульфаты щелочных элементов, которые применяются в качестве теплоаккумулирующих веществ.

Известен теплоаккумулирующий состав, содержащий бромид, хлорид и молибдат лития с температурой плавления смеси 444°С и удельной энтальпией плавления 205 Дж/г (Фролов Б.И., Губанова Т.В., Гаркушин И.К. Модель выбора состава трехкомпонентных систем из солей лития и их исследования для дальнейшего использования эвтектических составов этих систем в качестве электролитов химических источников тока и теплоаккумулирующих материалов. В кн.: Докл. Х Межд.конф. «Физико-химические процессы в неорганических материалах» КемГУ. 10-12 октяб. В 2-х томах. - Кемерово: Кузбасвузиздат, 2007. т.2, с.188-192). Недостатком данного состава является невысокая удельная энтальпия плавления.

Наиболее близким к заявленному составу по температуре и компонентам является низкоплавкий состав системы LiCl-LiBr-LiVO₃ (Фролов Е.И., Губанова Т.В. Исследование трехкомпонентной системы LiBr-LiCl-LiVO₃. В кн.: Тезисы докладов XXXIII Самарской областной студенческой научной конференции. Часть 1. Самара, Департамент по делам молодежи Самарской области, 2007, с.149). Энтальпия плавления его измерялась нами методом количественного ДТА. Снимали по три кривых охлаждения и нагревания исследуемого эвтектического состава и эталонного вещества (CsCl, полиморфный переход при 466°С, 22,4 Дж/г). Площади пиков дифференциальных кривых на диаграммах ограничивали в соответствии с рекомендациями Международного комитета по стандартизации в термическом анализе.

Расчет удельной энтальпии плавления состава проводили по формуле:

где Δ_tH_эт - удельная энтальпия фазового перехода эталонного вещества, близкого по температуре фазового перехода к исследуемому составу, кДж/кг; S_E, S_эт - площади пиков дифференциальных кривых, отвечающие плавлению эвтектического состава и фазовому переходу эталонного вещества соответственно; T_E, T_эт - температуры плавления эвтектического состава и фазового перехода эталонного вещества соответственно, К. Окончательное значение энтальпии находили как среднее трех измерений.

Удельная энтальпия плавления составила 213 Дж/г при температуре плавления эвтектического состава 464°С.

Настоящее изобретение обеспечивает работу состава в качестве теплоаккумулирующего материала в интервале температур 460-464°С.

Новизна заявляемого состава по сравнению с известными заключается в том, что теплоаккумулирующий состав содержит бромид, хлорид и соли лития и для достижения увеличения удельной энтальпии плавления в качестве соединения лития взят сульфат в следующем соотношении компонентов, мас.%:

Бромид лития 51,13…53,27 Сульфат лития 30,21…32,33 Хлорид лития 16,64…17 47

Примеры конкретного исполнения:

Пример 1

Переплавляют безводные соли квалификации «х.ч.» 5,113 г (51,13 мас.%) бромида лития + 1,664 г (16,64 мас.%) хлорида лития + 3,223 г (32,23 мас.%) сульфата лития.

Температура плавления смеси 462°С.

Удельная энтальпия плавления состава равна 319 Дж/г и измерялась по методике определения удельной энтальпии плавления прототипа LiCl-LiBr-LiVO₃.

Пример 2

Переплавляют безводные соли квалификации «х.ч.» 5,327 г (53,27 мас.%) бромида лития + 1,652 г (16,52 мас.%) хлорида лития + 3,021 г (30,21 мас.%) сульфата лития.

Температура плавления смеси 460°С, удельная энтальпия плавления 314 Дж/г.

Пример 3

Переплавляют безводные соли квалификации «х.ч.» 5,179 г (51,79 мас.%) бромида лития + 1,748 г (17,48 мас.%) хлорида лития + 3,073 г (30,73 мас.%) сульфата лития.

Температура плавления смеси 464°С, удельная энтальпия плавления 302 Дж/г.

Пример 4

Переплавляют безводные соли квалификации «х.ч.» 5,207 г (52,07 мас.%) бромида лития + 1,694 г (16,94 мас.%) хлорида лития + 3,099 г (30,99 мас.%) сульфата лития.

Температура плавления смеси 462°С, удельная энтальпия плавления 332 Дж/г.

За указанными пределами концентраций наблюдается неоднофазность составов, вследствие чего тепловыделение становится неравномерным.

В таблице приведены сравнительные характеристики физико-химических свойств предлагаемого состава и состава, выбранного в качестве прототипа.

Составы Состав смеси, мас.% Удельная энтальпия плавления, Дж/г Температура плавления, °С LiBr LiCl Li₂SO₄ Прототип 70,32 - 29,68 317 480 Предлагаемый 1 51,13 16.64 32,23 319 462 2 53,27 16,52 30,21 314 460 3 51,79 17,48 30,73 302 464 4 52,07 16,94 30,99 332 462

Из результатов таблицы видно, что предлагаемый состав обеспечивает работоспособность в тепловом аккумуляторе в диапазоне температур 460-464°С с удельной энтальпией плавления 302-332 Дж/г, что на 89-119 Дж/г выше по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к теплоаккумулирующему составу, включающему бромид лития 51,13-53,27 мас.%, сульфат лития 30,21-32,33 мас.%, хлорид лития 16,64-17,47 мас.%. Технический результат - увеличение удельной энтальпии плавления. 1 табл.

Теплоаккумулирующий состав, включающий хлорид, бромид и соль лития, отличающийся тем, что в качестве соли лития введен его сульфат при следующих соотношения компонентов, мас.%:
Бромид лития 51,13…53,27 Сульфат лития 30,21…32,33 Хлорид лития 16,64…17,47