ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩИЙ СОСТАВ Российский патент 2013 года по МПК C09K5/06 

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

Известен теплоаккумулирующий состав, содержащий бромид, хлорид и молибдат лития с температурой плавления смеси 444°C (Фролов Е.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 обеспечение работоспособности при температуре 444°C и невозможность эксплуатации при более низких температурах.

Наиболее близким к заявленному составу по температуре и компонентам является низкоплавкий состав системы LiF-LiBr-Li₂MoO₄ (И.К.Гаркушин, Т.В.Губанова, Е.И.Фролов. Фазовые равновесия в системах с участием солей лития. Екатеринбург: УрО РАН, 2010. 121 с. ISBN 978-5-7691-2059-6). Температура плавления смеси 444°C и удельной энтальпии плавления 206 кДж/кг. Недостатком данного состава также является обеспечение работоспособности при температуре 444°C и невозможность эксплуатации при более низких температурах и низкое значение удельной энтальпии плавления.

Настоящее изобретение обеспечивает работу состава в качестве теплоаккумулирующего материала в интервале температур 342…352°C.

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

Фторид лития 1.0…1.4 Бромид лития 42.7…44.7 Хромат лития 54.3…56.3

Примеры конкретного исполнения.

Пример 1.

В электропечи шахтного типа переплавляют безводные соли квалификации «хч» (LiBr, Li₂CrO₄), «чда» (LiF), 0.010 г (1.0 мас.%) фторида лития + 0.447 г (44.7 мас.%) бромида лития + 0.543 г (54.3 мас.%) хромата лития. Температура плавления смеси 352°C.

Удельная энтальпия плавления рассчитывалась по формуле:

где Δ_tH_E - удельная энтальпия фазового перехода вещества, близкого по температуре фазового перехода к исследуемому составу, кДж/кг; S_E, S_эт - площади пиков дифференциальных кривых, отвечающих 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. В качестве эталонного вещества взят нитрат натрия (температура плавления 306°C, удельная энтальпия плавления 150 кДж/кг).

Удельная энтальпия плавления состава 326 кДж/кг.

Пример 2.

В условиях примера 1 переплавляют безводные соли квалификации «хч» (LiBr, Li₂CrO₄), «чда» (LiF), 0.010 г (1.0 мас.%) фторида лития + 0.553 г (55.3 мас.%) бромида лития + 0.437 г (43.7 мас.%) хромата лития. Температура плавления смеси 342°C. Удельная энтальпия плавления 310 кДж/кг.

Пример 3.

В условиях примера 1 переплавляют безводные соли квалификации «хч» (LiBr, Li₂CrO₄), «чда» (LiF), 0.014 г (1.4 мас.%) фторида лития + 0.430 г (43.0 мас.%) бромида лития + 0.556 г (55.6 мас.%) хромата лития. Температура плавления смеси 349°C. Удельная энтальпия плавления 308 кДж/кг.

Пример 4.

В условиях примера 1 переплавляют безводные соли квалификации «хч» (LiBr, Li₂CrO₄), «чда» (LiF), 0.010 г (1.0 мас.%) фторида лития + 0.427 г (42.7 мас.%) бромида лития + 0.563 г (56.3 мас.%) хромата лития. Температура плавления смеси 346°C. Удельная энтальпия плавления 313 кДж/кг.

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.% Температура плавления, °C Удельная энтальпия плавления, Дж/г LiF LiBr Li₂CrO₄ Li₂MoO₄ Прототип 5.5 73 - 21.5 444 206 Предлагаемый   1 1 44.7 54.3 - 352 326 2 1 55.3 43.7 - 342 310 3 1.4 43 55.6 - 349 308 4 1 42.7 56.3 - 346 313

Из результатов таблицы видно, что предлагаемый состав обеспечивает работоспособность в тепловом аккумуляторе в диапазоне температур 342-352°C с удельной энтальпией плавления 308…326 Дж/г, что на 136…146 кДж/кг выше по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к разработке теплоаккумулирующих составов, включающих фториды, бромиды и хроматы щелочных элементов, которые применяются в качестве теплоаккумулирующих веществ. Описан теплоаккумулирующий состав, включающий фторид, бромид и соль лития, в качестве соли лития введен его хромат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фторид лития 1.0…1.4 Бромид лития 42.7…44.7 Хромат лития 54.3…56.3

Технический результат - обеспечение работоспособности состава в тепловом аккумуляторе в интервале температур 342…352°C и повышение удельной энтальпии на 136…146 кДж/кг. 1 табл., 4 пр.

Теплоаккумулирующий состав, включающий фторид, бромид и соль лития, отличающийся тем, что в качестве соли лития введен его хромат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Фторид лития 1,0…1,4 Бромид лития 42,7…44,7 Хромат лития 54,3…56,3