一种太阳能集热储热介质及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种太阳能集热储热介质，其为粉体材料、固态无相变的多层结构，所述太阳能集热储热介质的最外层为透光隔热层，中间层为光热转换层，中心为集热储热体。本发明专利技术还公开了一种太阳能集热储热介质的制备方法。由于存在透光隔热层，消除了热辐射导致的热损失，极大的提高了储热性能；宏观保持固体特征，不存在不存在气液、固液相变，消除了因为相变带来的高压、结块、腐蚀等问题，极大的简化了系统设计、设备性能需求；可以在更宽的温度范围内实现储热及其应用，提高了塔式太阳能储热的应用方便性、降低了工艺控制敏感性。

A solar collector and heat storage medium and its preparation method

The invention discloses a solar energy heat storage and heat storage medium, which is a powder material and a solid multi-phase structure without phase change. The outer layer of the solar heat collecting and storing medium is a transparent heat insulation layer, the middle layer is a photothermal conversion layer, and the center is a heat collecting heat storage body. The invention also discloses a preparation method of a solar energy collector and heat storage medium. Due to the presence of transparent insulation layer, eliminating the heat loss of heat radiation causes, greatly improves the thermal performance; keep solid macro characteristics, not existing gas-liquid and solid-liquid phase change, eliminating the problem because of high pressure, transformation brought by agglomeration, corrosion, greatly simplifies the system design, equipment performance requirements can be achieved; the heat storage and its application in a wide temperature range, improve the tower solar thermal storage application convenience, reduces the sensitivity of process control.

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能集热储热介质及其制备方法
本专利技术属于新能源领域，具体涉及一种太阳能集热储热介质及其制备方法。
技术介绍
太阳能热利用是太阳能应用的重要方面，在中高温太阳能热利用中，塔式太阳能热利用技术是最成熟、有效和得到规模化商业推广的唯一技术。最早的中高温太阳能技术中，采用水作为储热介质，但是，因为伴随着气化、高温，水介质存在一系列高温高压产生的腐蚀、耐压等问题；当前塔式太阳能技术中，主要采用300-400度的熔盐作为储热介质，但是也存在下列不足：1、由于存在固液体相变，容易在器壁产生结块，2、熔盐液体对密封圈有强烈腐蚀作用，容易出现泄露，3、需要严格控制工作温度，不能过高或过低。
技术实现思路
为了解决由于存在固液体相变，容易在器壁产生结块；熔盐液体对密封圈有强烈腐蚀作用，容易出现泄露；需要严格控制工作温度，不能过高或过低的技术问题，本专利技术提出了一种太阳能集热储热介质及其制备方法。本专利技术记载了一种太阳能集热储热介质，其为粉体材料、固态无相变的多层结构，所述太阳能集热储热介质的最外层为透光隔热层，中间层为光热转换层，中心为集热储热体。所述透光隔热层、所述光热转换层、所述集热储热体的尺度为纳米到毫米级。所述透光隔热层为透过太阳光同时不辐射中高温热能的薄膜，可为AlN、AlOx、SiO2、SiNx、TiO2、DLC、TaOx等。所述光热转换层为金属或黑色物质，所述光热转换层组成为Fe、Cu、Ti、Al、W，或者其他单一组分金属物质，也可以是多种金属组分形成的合金、混合物，所述光热转换层组成非金属光热转换物质，例如炭黑，单一或不同金属与O、C、N、P、S等形成的化合、混合物组成。所述储热体为金属粉体、陶瓷粉体、无机盐粉体、碳基粉体、有机高分子材料或空心微球。所述太阳能集热储热介质的外形为球形，所述太阳能集热储热介质的球形表面光滑或粗糙。所述太阳能集热储热介质的不同层组成之间，有明确的边界或梯度改变。所述太阳能集热储热介质在集热、储热、放热过程中，外观整体不发生相变，心储热体可存在相变。一种太阳能集热储热介质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：选择球形粉体材料作为原材料；利用PVD、CVD、离子注入、浸渍、涂敷、电镀、化学镀、离子注入的方法中的一种或几种不同方法叠加对所述原材料进行处理，优化其储热性能；利用PVD、CVD、浸渍、涂敷、电镀、化学镀、离子注入的方法在粉体材料表面沉积光热转换层；利用PVD、CVD、浸渍、涂敷、电镀、化学镀、离子注入的方法进一步沉积透光隔热层，从而制备成太阳能集热储热介质。所述的球形粉体原材料为实心粉体或空心粉体。所述的球形粉体原材料的粉体表面储热性能改进、制备光热转换层、制备透光隔热层过程中使用的PVD、CVD、浸渍、涂敷、电镀、化学镀、喷涂、溶胶凝胶技术时，均采用了满足粉体表面均匀沉积的粉体均匀表面沉积处理技术。所述光热转换层与透光隔热层之间为完全不同的两种物质形成界面层或形成梯度过渡层。本专利技术公开的太阳能集热储热介质及其制备方法，由于存在透光隔热层，消除了热辐射导致的热损失，极大的提高了储热性能；宏观保持固体特征，不存在气液、固液相变，消除了因为相变带来的高压、结块、腐蚀等问题，极大的简化了系统设计、设备性能需求；可以在更宽的温度范围内实现储热及其应用，提高了塔式太阳能储热的应用方便性、降低了工艺控制敏感性。附图说明图1为是本专利技术的太阳能集热储热介质的剖面图。附图标记：储热体1、光热转换层2、透光隔热层3。具体实施方式下面，参考附图，对本专利技术做进一步详细的叙述，附图中示出了本专利技术的示例性实施例。然而，本专利技术可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本专利技术全面和完整，并将本专利技术的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。本专利技术旨在提供一种无相变固态的太阳能集热储热介质及其制备方法。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种太阳能集热储热介质，其为粉体材料、固态无相变、多层结构的，所述太阳能集热储热介质为多层结构的粉体材料，其中的多层结构的最外层为透光隔热层3，中间为光热转换层2，中心为集热储热体1；该粉体材料的尺度为纳米到毫米级。上述的透光隔热层3结构为透过太阳光、同时不辐射中高温热能的薄膜，如类金刚石膜、AlN膜、Al2O3薄膜、TiO2膜、Si3N4薄膜、SiO2薄膜等；薄膜厚度为纳米到微米级。上述的光热转换层2为金属或黑色物质，如Fe、Al、Cu、Co、W等金属或合金、混合物，或者炭黑等非金属材料；薄膜厚度为纳米到毫米级。上述的储热体1为金属或者其他陶瓷、无机盐、有机（高分子）材料，甚至空腔。其尺寸为直径纳米到毫米级。上述的太阳能集热储热介质的外形特征宏观为球形，球形表面或者光滑、或者粗糙。根据上述的一种太阳能集热储热介质，该太阳能集热储热介质的不同层组成之间，可以有明确的边界，也可以是梯度改变。根据上述的一种太阳能集热储热介质，该太阳能集热储热介质在集热、储热、放热过程中，外观整体不发生相变，但是不排除中心储热体存在相变。本专利技术提供了一种多层结构的太阳能集热储热介质的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤一：选择球形粉体材料作为原材料；步骤二：利用PVD、CVD、离子注入、浸渍、涂敷等方法对粉体原材料进行处理，优化其储热性能；步骤三：利用PVD、CVD、浸渍、涂敷等方法在粉体材料表面沉积光热转换层；步骤四：利用PVD、CVD、浸渍、涂敷等方法进一步沉积透光隔热层。根据上述的一种太阳能集热储热介质的制备方法，其中所述的球形粉体原材料，可以是实心粉体，也可以是空心粉体。根据上述的一种太阳能集热储热介质的制备方法，其中粉体表面储热性能改进、制备光热转换层、制备透光隔热层过程中使用的PVD、CVD等技术时，均采用了满足粉体表面均匀沉积的粉体均匀表面沉积处理技术。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细描述，但不作为对本专利技术的限定。图1是本专利技术公开的一种多层结构的太阳能集热储热介质的剖面图，如图1所示，本专利技术提供了一种多层结构的太阳能集热储热介质，粉体的结构特征为：透光隔热层3、光热转换层2、储热体1。选择直径在纳米到毫米范围内的球形金属粉体、或者陶瓷粉体、无机盐粉体、碳基粉体、或者空心微球作为储热体1。球形粉体的表面或者光滑、或者粗糙。利用PVD、CVD、涂敷、浸渍、电镀、化学镀、离子注入等方法之一或几种不同方法叠加对储热体1进行表面处理、表面沉积，形成光热转换膜层2。光热转换层2的组成或者为金属，如Fe、Cu、Ti、Al、W、或者其他单一组分金属物质、或者多种金属组分形成的合金、混合物；或者其他非金属光热转换物质，如炭黑、单一或不同金属与O、C、N、P、S等形成的化合、混合物。在光热转换层2与储热体1之间，或者为完全不同的两种物质形成界面层，或者形成梯度过渡层，或者是两种相同或相近的物质形成混合层。在完成光热转换层2制备的基础上，进一步利用利用PVD、CVD、涂敷、浸渍、电镀、化学镀、离子注入等方法之一或几种不同方法叠加沉积透光隔热层3.如何具有可见光透过、中高温区间不辐射热的材料均可以作为透光隔热层3，如AlN、AlOx、SiO2、SiNx、TiO2、DLC（类金刚石薄膜）、TaOx等等。在光热转换层2与透光隔热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能集热储热介质，其为粉体材料、固态无相变的多层结构，其特征在于，所述太阳能集热储热介质的最外层为透光隔热层，中间层为光热转换层，中心为集热储热体。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能集热储热介质，其为粉体材料、固态无相变的多层结构，其特征在于，所述太阳能集热储热介质的最外层为透光隔热层，中间层为光热转换层，中心为集热储热体。2.一种如权利要求1所述的太阳能集热储热介质，其特征在于，所述透光隔热层为透过太阳光同时不辐射中高温热能的薄膜，可为AlN、AlOx、SiO2、SiNx、TiO2、DLC或TaOx。3.一种如权利要求2所述的太阳能集热储热介质，其特征在于，所述光热转换层为金属或黑色物质，所述光热转换层组成为Fe、Cu、Ti、Al、W、或者其他单一组分金属物质或者多种金属组分形成的合金、混合物，所述光热转换层组成为炭黑、单一或不同金属与O、C、N、P、S形成的化合、混合物组成非金属光热转换物质。4.一种如权利要求3所述的太阳能集热储热介质，其特征在于，所述储热体为金属粉体、陶瓷粉体、无机盐粉体、碳基粉体、有机高分子材料或空心微球。5.一种如权利要求1-3任一项所述的太阳能集热储热介质，其特征在于，所述太阳能集热储热介质的外形为球形，所述太阳能集热储热介质的球形表面光滑或粗糙。6.一种如权利要求1-3任一项所述的太阳能集热储热介质，其特征在于，所述太阳能集热储热介质的不同层组成之间，有明确的边界或梯度改变，所述透光隔热层、所述光热转换层、所述集热储热体的尺度为纳米到毫米级。7.一种如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛晨光，杨武保，陆钧，
申请(专利权)人：中海阳能源集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11