Новый материал и способ получения материала для использования в качестве накопителя энергии в составе чувствительной системы накопления энергии в низко-, средне- или высокотемпературном секторе - RU2019127192A
Код документа: RU2019127192A
Формула
1. Модифицированный красный шлам, который содержит следующие компоненты:
гематит (Fe2O3),
корунд (Al2O3),
рутил (TiO2) и/или анатаз (TiO2),
кварц (SiO2),
в некоторых случаях перовскит (CaTiO3),
в некоторых случаях псевдобрукит (Fe3+,Fe2+)2(Ti,Fe3+)O5), нефелин ((Na,K)[AlSiO4]) и/или гаюинит ((Na,Ca)4–8[Al6Si6O24(SO4)]), при этом модифицированный красный шлам содержит меньше 0,5 % по массе Na2O и/или стекла.
2. Модифицированный красный шлам по п. 1, содержащий:
48–55 % по массе гематита (Fe2O3),
13–18 % по массе корунда (Al2O3),
8–12 % по массе рутила (TiO2) и/или анатаза (TiO2),
2–5 % по массе кварца (SiO2),
меньше 0,03% по массе Na2O и/или меньше 0,1 % по массе стекла.
3. Модифицированный красный шлам по п. 1 или 2, в котором модифицированный красный шлам содержит меньше 0,5 % по массе алюминия (Al2TiO5), железа (Fe), майенита (Ca12Al14O33), ульвошпинеля (Fe2TiO4) и/или андрадита (Ca3Fe2(SO4)3).
4. Модифицированный красный шлам, который можно получить путем нагрева красного шлама, который имеет следующий минеральный состав
10–55 % по массе соединений железа,
12–35 % по массе соединений алюминия,
3–17 % по массе соединений кремния,
2–12 % по массе диоксида титана,
0,5–6 % по массе соединений кальция
меньше 0,5 % по массе Na2O,
в некоторых случаях дополнительно постоянные примеси,
до температуры по меньшей мере 800°C, предпочтительно по меньшей мере 1000°C.
5. Модифицированный красный шлам по одному из предыдущих пунктов, в котором модифицированный красный шлам имеет пористость меньше 15 %, в частности, в диапазоне 5–12 %.
6. Модифицированный красный шлам по одному из предыдущих пунктов, в котором модифицированный красный шлам имеет плотность в диапазоне от 3,90 до 4,0 г/см3, в частности, приблизительно 3,93 г/см3.
7. Модифицированный красный шлам по одному из предыдущих пунктов, в котором модифицированный красный шлам имеет средний размер частиц d50 в диапазоне от 3 до 10 мкм, в частности, от 5 до 8 мкм.
8. Модифицированный красный шлам по одному из предыдущих пунктов, в котором модифицированный красный шлам имеет размер частиц d10 в диапазоне от 0,5 до 2,5 мкм, в частности, от 1,0 до 2,0 мкм, и/или размер частиц d90 в диапазоне от 15 до 50 мкм, в частности, от 20 до 40 мкм.
9. Модифицированный красный шлам по одному из предыдущих пунктов, в котором модифицированный красный шлам имеет удельную теплоемкость при 20°C в диапазоне от 0,6 до 0,8 кДж/(кг·K), в частности, от 0,65 до 0,75 кДж/(кг·K), и/или удельную теплоемкость при 726,8°C в диапазоне от 0,9 до 1,3 кДж/(кг·K), в частности, от 0,95 до 1,2 кДж/(кг·К).
10. Модифицированный красный шлам по одному из предыдущих пунктов, в котором модифицированный красный шлам имеет удельную теплопроводность в диапазоне от 3 до 35 Вт/(м·К), в частности, от 5 до 20 Вт/(м·К), в частности, от 8 до 12 Вт/(м·К).
11. Модифицированный красный шлам по одному из предыдущих пунктов, в котором модифицированный красный шлам находится в виде прессованного твердого материала.
12. Способ получения модифицированного красного шлама, в частности, модифицированного красного шлама по одному из предыдущих пунктов, содержащий следующие этапы:
промывка и сушка красного шлама с минеральным составом
10–55% по массе соединений железа,
12–35% по массе соединений алюминия,
3–17% по массе соединений кремния,
2–12% по массе диоксида титана,
0,5–6% по массе соединений кальция,
в некоторых случаях дополнительно постоянные примеси,
последующий нагрев промытого красного шлама до температуры по меньшей мере 800°C, предпочтительно по меньшей мере 1000°C или 1150°C.
13. Способ получения модифицированного красного шлама по п. 12, в котором промывка красного шлама осуществляется посредством хлорида железа (II).
14. Способ получения модифицированного красного шлама по п. 12 или 13, в котором нагрев промытого и высушенного красного шлама осуществляется в невосстановительной атмосфере.
15. Способ получения модифицированного красного шлама, по одном из пп. 12–14, содержащий следующие этапы:
грануляция красного шлама после нагрева,
последующее прессование гранул.
16. Накопитель энергии, содержащий модифицированный красный шлам по одному из пп. 1–11.
17. Накопитель энергии по п. 16, дополнительно содержащий один или большее количество следующих компонентов:
вещество для предотвращения включения воздуха и адсорбции воздуха,
вещество для улучшения теплопроводности, в частности, выбранный из группы, состоящей из металлических коллоидов, металлического порошка, графита и кремнийсодержащих веществ,
вещество для образования тиксотропной композиции.
18. Накопитель энергии по п. 16 или 17, в котором накопитель энергии, по существу, не содержит пластификаторы.
19. Средство накопления тепла, содержащее накопитель энергии по одному из пп. 16–18.
20. Средство накопления тепла по п. 19, дополнительно содержащее устройства для зарядки и разрядки средства накопления тепла.
21. Средство накопления тепла по п. 19 или 20, в частности, накопитель электроэнергии/тепла, дополнительно содержащий средства для преобразования электроэнергии в тепло или тепла в электроэнергию.
22. Средство накопления тепла по одному из пп. 19–21, которое сконфигурировано для когенерации по циклу электроэнергия/тепло или по циклу электроэнергия/тепло/электроэнергия.
23. Использование модифицированного красного шлама по одному из пп. 1–11 в качестве накопителя энергии, в частности, средства накопления тепла.
24. Использование по п. 23 для накопления тепла при температуре до 1000°C, в частности, при температуре от 100°C до 1000°C.
25. Использование по п. 23 или 24 в качестве накопителя энергии, который можно многократно нагревать и охлаждать.
26. Использование по одному из пп. 23–25 в качестве накопителя энергии, который можно одновременно нагревать и охлаждать.
27. Использование по одному из пп. 23–26 в качестве накопителя энергии в составе накопителя электроэнергии/тепла.
28. Использование по одному из пп. 23–27 в качестве теплообменника в системах отопления зданий, а также технического оборудования всех типов.
29. Использование по п. 27, в котором накопитель энергии нагревается с использованием электроэнергии и/или охлаждается при выработке электроэнергии.
30. Использование по п. 27 или 28 для накопления электроэнергии, полученной из возобновляемых источников энергии.
31. Использование по одному из пп. 27–29, в котором накопитель электроэнергии/тепла содержит провода высокого сопротивления, которые нагреваются электрическим током и таким образом нагревают накопитель энергии.
32. Использование по одному из пп. 24–30, в котором тепловая энергия, накопленная в накопителе энергии, передается на другой теплоноситель, так что накопитель энергии охлаждается, в котором другой теплоноситель выбран, в частности, из группы, состоящей из воды, пара, солевого расплава, масляного теплоносителя или газа.
33. Использование по одному из пп. 23–31, в котором накопитель энергии и устройство разрядки выполнены как единое целое или в виде отдельных элементов.
34. Использование по одному из пп. 27–32, в котором накопитель электроэнергии/тепла используется для передачи электроэнергии после когенерации по циклу электроэнергия/тепло без наличия проводных систем.
35. Использование по одному из пп. 27–33, в котором накопитель электроэнергии/тепла повторно производит электроэнергию после когенерации по циклу тепло/электроэнергия.
36. Использование по одному из пп. 27–34, в котором накопитель электроэнергии/тепла используется для подачи энергии на изолированные потребители энергии.
37. Использование по п. 35, в котором на изолированные потребители энергии подается тепловая энергия и электроэнергия.
38. Использование по одному из пп. 27–34, в котором накопитель электроэнергии/тепла используется для подачи энергии на машинное оборудование или передвижные устройства, такие как транспортные средства.
