用于太阳能发电厂的混合辐射吸收器和用于制备这种吸收器的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于聚集太阳能热力发电厂的太阳辐射吸收器，该吸收器的特征在于其由单片碳化硅形成，该单片碳化硅的吸收表面例如涂覆有钨枝晶，特别是用于生产太阳能发电厂的集热器或系统。本发明专利技术还涉及制备这种吸收器的方法。方法。方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于太阳能发电厂的混合辐射吸收器和用于制备这种吸收器的方法


[0001]本专利技术涉及能量吸收器领域，所述吸收器特征在于类似于黑体的行为。
[0002]黑体是理想的物体，它将完美地吸收它接收的所有电磁能，而不反射或透射它。在热搅动的作用下，黑体发射电磁辐射。在热平衡中，发射和吸收是平衡的，并且实际发射的辐射仅取决于温度(热辐射)。
[0003]典型的非限制性应用：气态流体：斯特林/爱立信(Ericsson)型外燃机、热空气涡轮(涡轮交流发电机)、工业过程、烹饪等，液体流体可以是人们希望加热的水、待消毒的液体、供应标准涡轮交流发电机的蒸汽产品、DHW(家用热水/加热)、各种流体等。
[0004]本专利技术更具体地涉及用于通过太阳能热力发电厂从太阳辐射生产能量的吸收器领域，该太阳能热力发电厂补充有理想地为HHO的火焰或可再生火焰。热太阳能方法具有比光伏方法更好(大约好30％)的效率，但是它们更庞大并且更适合于大量生产电力。
[0005]目前正在开发将斯特林发动机与聚集器联接以产生电流的新装置。然而，热力学效率与输入温度相关，输入温度必须足够高以获得最佳效率。现有装置仅限于650/800℃，因此效率不能超过40％。本专利技术使得能够达到1200℃并因此达到和超过60％的净效率。
[0006]此外，根据本专利技术的吸收器允许不同热源的混合，例如太阳能和“太阳能燃料”＝HHO(或沼气，石油衍生物等)的混合，从而允许装置以全功率连续运行，而不管太阳能通量的变化或缺乏。
现有技术
[0007]存在不同的技术用于聚集太阳辐射，用于传输和可能地存储热，以及用于将热转换成电。在任何情况下，聚集太阳能热力发电厂的基本元件之一是形成接收器的一部分的太阳辐射吸收器元件。为了使吸收器的效率最大化，吸收器通常包括涂层，称为选择性涂层或选择性处理。该选择性涂层旨在允许最大吸收入射太阳能，同时尽可能少地再发射红外辐射(黑体原理)。特别地，如果这种选择性涂层吸收小于截止波长的所有波长并反射大于该相同截止波长的所有波长，则认为它是完美的。最佳截止波长取决于所考虑的吸收器元件的运行温度，并且通常在1.5pm和2.5pm之间。例如，对于约650K的温度，约为1.8pm。
[0008]专利申请US 2015033740描述了一种太阳能接收器，该太阳能接收器包括：
[0009]·
低压流体腔室，该低压流体腔室被构造成在达2个大气压的压力下运行，并且包括流体入口、流体出口、以及用于接收聚集的太阳辐射的开口；
[0010]·
太阳能吸收器，该太阳能吸收器容纳在低压流体腔室内；以及
[0011]·
多个透明物体，这些透明物体限定了低压流体腔室的分段壁；
[0012]·
其中，通过该开口接收的聚集的太阳辐射穿过分段壁和透明物体之间，进入低压流体腔室中并且撞击在太阳能吸收器上。
[0013]专利申请US 4047517描述了一种辐射能量接收器，该辐射能量接收器包括多个细长的叶片结构，这些叶片结构被布置成从其外部部分到其内部喉部部分的会聚构造，这些
叶片的外部到中间表面至少部分地是反射表面，并且这些叶片的中间到内部表面至少部分地是选择性表面，该选择性表面吸收以小入射角撞击在该选择性表面上的辐射能量，但是反射以更大入射角撞击的这种能量，由此，撞击在叶片的外部部分上的辐射能量被朝向叶片的会聚喉部反射，并且以相对小的入射角撞击在选择性表面上的内部部分中的辐射能量被吸收，这将指示辐射能量相对于叶片的行进方向的初始或实际反转，而以相对大的入射角撞击在选择性表面上的辐射能量被反射到叶片的喉部中，以在叶片的喉部附近产生升高的温度。
[0014]现有技术的缺点
[0015]现有技术的方案的性能受到吸收器的能量转换能力的限制，这导致效率有限。此外，已知的吸收器暴露于外部空气，这产生显著的热损失。已知的吸收器具有光滑、低吸收性和高发射性的收集表面。已知吸收器的材料不允许在高温下使用并且不能承受过大的压力或应力。
[0016]本专利技术提供的解决方案
[0017]为了弥补这些缺点，本专利技术在其最一般的意义上涉及一种用于聚集太阳能热力发电厂的太阳辐射吸收器，其特征在于，形成单片碳化硅，该单片碳化硅的吸收表面例如涂覆有钨枝晶(或其它基底)。本专利技术还涉及一种用于聚集太阳能热力发电厂的集热器，其特征在于，该集热器由腔、例如石墨腔形成，该腔具有透明的入口窗，在该入口窗中设置有根据本专利技术的吸收器，该吸收器由单片碳化硅形成，该单片碳化硅的吸收表面理想地涂覆有钨(或其它)枝晶。
[0018]有利地，集热器包括布置在所述腔内的燃烧器，该燃烧器沿所述吸收器的方向引导火焰。
[0019]根据一个变型，它包括将太阳能传输到所述吸收器的光纤。
[0020]有利地，腔的内表面的至少一部分具有表现得像光阱(锥形蜂窝)的腔。
[0021]本专利技术还涉及一种由用于聚集太阳能热力发电厂的集热器组成的系统，该系统热且机械地联接到热机的入口，其特征在于，所述集热器由具有透明入口窗的石墨腔形成，在入口窗中设置有由单片碳化硅形成的吸收器，该单片碳化硅的吸收表面涂覆有钨枝晶。
[0022]有利地，所述膨胀机具有由碳化硅制成的上部。
[0023]本专利技术还涉及一种用于制备根据本专利技术的吸收器的方法，其特征在于，该方法包括在单块碳化硅片的表面上沉积吸收辐射的薄层的步骤，所述薄层例如可以由钨枝晶的等离子喷涂或聚集的太阳能通量构成。所述层还可以有利地刚在其从模制件中出来时就被沉积，所获得的糊剂是相对粘性的并且因此允许通过简单的机械喷涂或粉末化来容易地固定枝晶。
[0024]根据一个变型，该方法包括将钨枝晶激光投射到由碳化硅制成的单片部件的表面上的步骤。
[0025]根据其他变型，本专利技术是涉及：
[0026]一种用于聚集太阳能热力发电厂的集热器，其特征在于，所述集热器由在真空下隔离的腔(例如石墨腔)形成，所述腔具有透明的入口窗，在所述入口窗中设置有由高纯度的单片碳化硅形成的吸收器，所述单片碳化硅的吸收表面涂覆有钨枝晶。
[0027]有利地，用于聚集太阳能热力发电厂的太阳辐射吸收器具有：
[0028]‑
蜂窝构造，该蜂窝构造的单元为圆锥形/扩口的，在中心具有更大的高度，并具有微腔。
[0029]‑
密封的球形上/下支撑界面，该密封的球形上/下支撑界面用作与支撑件的组件/密封凸缘，所述支撑件具有蜂窝结构和翅片以及在热力学装置上的管的螺纹连接。
[0030]‑
呈花结形的用于与流体进行热交换的翅片，该翅片具有中心高度更高的微腔。
[0031]‑
密封盘和流体通道端口。
[0032]‑
具有90
°
返回以及扩口/圆锥形状的中心螺旋截头圆锥区段。
[0033]‑
燃烧器，该燃烧器被设置在所述腔内部，在所述吸收器的方向上引导火焰。
[0034]‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于聚集太阳能热力发电厂的集热器，其特征在于，所述集热器由在真空下隔离的腔、例如石墨腔形成，所述腔具有透明的入口窗，在所述入口窗中设置有由单片碳化硅形成的吸收器，所述单片碳化硅的吸收表面涂覆有钨枝晶。2.如权利要求1所述的用于聚集太阳能热力发电厂的太阳辐射吸收器，其特征在于，所述太阳辐射吸收器具有蜂窝构造，所述蜂窝构造的单元是圆锥形的/扩口的，在中心具有更大的高度，并具有微腔。3.如权利要求1所述的用于聚集太阳能热力发电厂的太阳辐射吸收器，其特征在于，所述太阳辐射吸收器具有密封的球形上支撑界面和下支撑界面，所述密封的球形上支撑界面和下支撑界面用作与支撑件的组件和密封凸缘，所述支撑件具有蜂窝结构和翅片以及在热力学装置上的管的螺纹连接。4.如权利要求1所述的用于聚集太阳能热力发电厂的太阳辐射吸收器，其特征在于，所述太阳辐射吸收器具有翅片，所述翅片呈花结形，用于与流体进行热交换，并且具有中心高度更高的微腔。5.如权利要求1所述的用于聚集太阳能热力发电厂的太阳辐射吸收器，其特征在于，所述太阳辐射吸收器具有密封盘和流体通道端口。6.如权利要求1所述的用于聚集太阳能热力发电厂的集热器，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：纽斯公司，
类型：发明
国别省市：