ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2019 года по МПК C09K5/06 

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к разработке теплоаккумулирующих составов на базе фторидов лития, натрия и калия, которые могут быть использованы для поддержания заданного интервала температур, представляющих интерес для теплотехники.

1. Известен теплоаккумулирующий состав содержащий: фторид стронция, хлорид стронция, хлорид натрия, вольфрамат стронция с температурой плавления 499-502°С, удельная энтальпия плавления 315-318 Дж/г (Васильченко Л.М., Сотова Н.В. Теплоаккумулирующий состав. Патент РФ №2405019. Бюл. №33 от 27.11.2010).

Однако предлагаемая композиция способна аккумулировать тепловую энергию в интервале температур от 499 до 502°С.

2. 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. X Межд. конф. «Физико-химические процессы в неорганических материалах» Кем. ГУ. 10-12 октябрь. В 2-х томах. - Кемерово: Кузбасвузиздат, 2007. т. 2, с. 188-192).

Недостатком данного состава является невысокая удельная энтальпия плавления.

Наиболее близким по составу к рассматриваемому образцу, и обладающему теплоаккумулирующими параметрами является композит, содержащий фторид лития, сульфат лития и бромид лития. Температура плавления указанной смеси 421-426°С, удельная энтальпия плавления 232-249 Дж/г (Флоров Е.И., Губанова Т.В., Гаркушин И.К., Егорцев Г.Е., Кондратюк И.М. Теплоаккумулирующий состав. Патент РФ №2326920. Бюл. №17 от 20.06.2008).

Однако предлагаемая композиция способна аккумулировать тепловую энергию в интервале температур от 421 до 426°С, недостатком ее является невысокая удельная энтальпия плавления.

Задача изобретения заключается в увеличении удельной энтальпии плавления до 378-384 Дж/г и обеспечение работоспособности теплового аккумулятора в интервале температур 454-460°С.

Новизна изобретения заключается в том, что в теплоаккумулирующий состав содержащий фторид лития и другие соли лития, отличающийся тем, что с целью повышения теплоты плавления до 378-384 Дж/г и обеспечения работоспособности теплового аккумулятора в интервале температур 454-460°С, вместо других солей лития в состав введены фториды калия и натрия при следующих соотношениях компонентов (мас. %):

LiF - (29.0÷29.8);

NaF - (11.4÷12.0);

KF - (58,8÷59.1).

Примеры конкретного исполнения:

Температуры фазовых переходов и удельные энтальпии плавления определялись на установке синхронного термического анализа STA 449 F3 Phoenix, фирмы Netzsch, предназначенный для работы в интервале температур от комнатной до 1500°С, в атмосфере инертных газов. В качестве инертного газа использован аргон. Квалификации исходных солей: LiF - «х.ч.»; NaF - «х.ч.»; KF - «х.ч.». Скорость нагревания и охлаждения образцов составляла 10 град./мин. Точность измерения температур ±0,3°С, масса навесок 0,1 г.

Пример 1. 0,0292 г (29,2 мас. %) LiF+0,0117 г (11,7 мас. %) NaF+0,0591 г (59,1% мас. %) KF. Температура плавления сплава 454°С, энтальпия плавления 384 Дж/г.

Пример 2. 0,0298 г (29,8 мас. %) LiF+0,0114 г (11,4 мас. %) NaF+0,0588 г (58,8% мас. %) KF. Температура плавления сплава 457°С, энтальпия плавления 381 Дж/г.

Пример 3. 0,0290 г (29,0 мас. %) LiF+0,0120 г (12,0 мас. %) NaF+0,0590 г (59% мас. %) KF. Температура плавления сплава 460°С, энтальпия плавления 378 Дж/г.

За пределами указанных концентраций температура плавления возрастает и снижается удельная энтальпия плавления.

В таблице приведены сравнительные характеристики свойств заявляемого состава и состава, выбранного в качестве прототипа.

По сравнению с прототипом предлагаемый состав имеет существенные преимущества: обеспечивает работоспособность теплового аккумулятора в интервале температур 454-460°С; энтальпии плавления выше на 135-146 Дж/г.

Изобретение может быть использовано в теплоэнергетике. Теплоаккумулирующий состав содержит, мас.%: LiF - 29,0÷29,8; NaF - 11,4÷12,0; KF - 58,8÷59,1. Теплоаккумулирующий состав представляет собой сплав, имеющий температуру плавления 454-460°С и удельную энтальпию плавления 378-384 Дж/г. Изобретение позволяет обеспечить работоспособность теплового аккумулятора в интервале температур 454-460°С. 1 табл., 3 пр.

Теплоаккумулирующий состав, содержащий фториды лития, натрия и калия при следующих соотношениях компонентов (мас.%):

LiF - (29,0÷29,8);

NaF - (11,4÷12,0);

KF - (58,8÷59,1),

представляющий собой сплав, имеющий температуру плавления 454-460°С и удельную энтальпию плавления 378-384 Дж/г.