【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及相变蓄热，具体涉及一种基于全光谱调控的太阳能光热转换相变蓄热结构及制备方法。
技术介绍
1、可再生能源正在被用来取代化石燃料，以减少温室气体排放；在太阳能的研究热点中，太阳辐射的间歇性周期性和热储存是一大挑战，由于这些问题，大量研究希望通过光热转换和相变储热材料来实现太阳能的有效利用；光热转换材料提供了高效的能量转换效率；目前，应用于相变材料的光热转换填料主要分为贵金属纳米颗粒、碳基材料、有机分子染料和半导体材料；然而，由于它们不能遮挡受光照的表面，在接收太阳辐射能量进行储存的过程中，这些材料同时也面临著在向外散发热量的问题；根据基尔霍夫定律，物体的吸收能力与其辐射强度成正比，对太阳辐射有极高的吸收率，意味着材料升温后在热红外波段有较高的发射率，因此光热转换效率的高低受保温措施的影响至关重要，现有的保温措施中，可将减少对流和减少辐射散热的材料应用在吸光材料的受光面，目前存在的技术问题是：如何具体去应用减少辐射散热的材料以及如何在不影响光吸收的情况下减少同一表面上的辐射和散热。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于全光谱调控的太阳能光热转换相变蓄热结构及制备方法，使光热转换蓄热单元的光热转换表面在0-2.5μm波长范围内表现出对太阳辐射的高吸收率，而在高于2.5μm的红外辐射波段表现为低发射率，在保证了较高光热吸收率的同时降低了光热转换相变储能材料的辐射热损失。
2、本专利技术的技术方案具体如下：
3、一种基于全光谱调
4、优选的，所述光谱调控单元对于红外线的发射率≥80％，所述光谱调控单元对于光的透射率≥95％。
5、优选的，所述红外线的波段为2.5μm以上的波段，所述光的透射波段为0～2.5μm波段。
6、优选的，所述光谱调控单元通过真空磁控溅射技术沉积在刻蚀处理后光热转换蓄热单元的表面。
7、优选的，所述光热转换蓄热单元采用复合定形相变材料，所述定形相变材料的相变温度高于真空磁控溅射的腔内温度。
8、优选的，所述复合定形相变材料采用光热转换三维骨架结构以及相变材料复合制备而成，所述光热转换三维骨架结构包括但不限于木制碳、水热法石墨烯气凝胶、碳纤维/热塑性弹性体、石墨烯/羟乙基纤维素气凝胶中的一种；所述相变材料包括但不限于石蜡、聚乙二醇中的一种。
9、一种基于全光谱调控的太阳能光热转换相变蓄热结构的制备方法，用于制备上述所述的一种基于全光谱调控的太阳能光热转换相变蓄热结构，包括以下步骤：
10、步骤1：制备具有光热转换能力的光热转换蓄热单元；
11、步骤2：在光热转换蓄热单元上沉积光谱调控单元。
12、优选的，所述复合定形相变材料采用光热转换三维骨架结构以及相变材料复合制备而成，所述光热转换三维骨架结构包括但不限于木制碳、水热法石墨烯气凝胶、碳纤维/热塑性弹性体、石墨烯/羟乙基纤维素气凝胶中的一种；所述相变材料包括但不限于石蜡、聚乙二醇中的一种。
13、优选的，步骤2采用真空磁控溅射技术进行光谱调控单元的镀膜沉积，所使用的靶材为部分高掺杂的半导体，包括但不限于氧化铟锡、氧化铟、氧化锡以及镉锡酸盐。
14、进一步的，使用磁控溅射技术在复合pcm衬底上制备ito薄膜，溅射靶材为99.99％ito靶，比例为in203:sn02＝9:1，工作气体为99.999％ ar，流量为30sccm，功率100w，偏压178v，溅射温度为室温，真空度8.0×10-4pa；真空磁控溅射技术所使用靶材为部分高参杂的半导体，氧化铟锡、氧化铟、氧化锡、镉锡酸盐等；ito薄膜的厚度为100nm。
15、步骤1所述的制备具有光热转换能力的光热转换蓄热单元包括以下步骤：
16、步骤101：制备光热转换材料；
17、步骤102：制备光热转换复合定形相变材料；
18、步骤103:对制备好的光热转换复合定形相变材料进行刻蚀处理。
19、进一步的，对光热转换复合定形相变材料进行刻蚀处理为采用相变材料对应的可溶溶剂进行刻蚀处理，使光热转换材料暴露在光热转换蓄热单元的表面。
20、进一步的，光热转换复合定形相变材料表面刻蚀处理后将溶剂挥发完全。
21、由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果如下：
22、1.本申请直接采用光热转换复合定形相变材料作为ito镀膜的基材，通过光热转换复合定形相变材料与ito镀膜的一体化设计，从根源上减少了辐射热损的散失，且实际应用中不需要额外的光谱选择维护结构，由于ito沉积薄膜镀膜的表面需平整且无相变材料，并且相变材料泄露会引起表面热镜薄膜的脱落；因此本申请通过独特的刻蚀技术，配合ito镀膜的真空磁控溅射镀膜技术，提高了相变材料的形状稳定性，解决了ito镀膜的时候镀膜表面不平整的问题，在不影响光吸收的情况下降低相变材料对环境的辐射散热从而达到提高蓄热效率的目的；
23、2.本申请通过真空磁控溅射镀膜技术，将靶材料溅射在光热转换蓄热单元上面，薄膜对于红外线的反射率≥80％，所述光谱调控单元对于光的透射率≥95％；
24、3.本申请光热转换蓄热单元的光热转换表面在0-2.5μm波长范围内表现出对太阳辐射的高吸收率，而在高于2.5μm的红外辐射波段表现为低发射率(ito镀膜会增加热反射率，从而使光热转换蓄热单元的发射率降低)，在保证了较高光热吸收率的同时降低了光热转换相变储能材料的辐射热损失。
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1.一种基于全光谱调控的太阳能光热转换相变蓄热结构，其特征在于，包括光热转换蓄热单元以及光谱调控单元，所述光谱调控单元集成设置于所述光热转换蓄热单元的上表面，所述光热转换蓄热单元为光热转换相变材料并用于自发对太阳辐射进行光热转换以及热储存，所述光谱调控单元能够对不同的波段具有不同的透过率以及反射率。
2.根据权利要求1所述的一种基于全光谱调控的太阳能光热转换相变蓄热结构，其特征在于，所述光谱调控单元对于红外线的反射率≥80％，所述光谱调控单元对于光的透射率≥95％。
3.根据权利要求2所述的一种基于全光谱调控的太阳能光热转换相变蓄热结构，其特征在于，所述红外线的波段为2.5μm以上的波段，所述光的透射波段为0～2.5μm波段。
4.根据权利要求1所述的一种基于全光谱调控的太阳能光热转换相变蓄热结构，其特征在于，所述光谱调控单元通过真空磁控溅射技术沉积在表面刻蚀处理后的光热转换蓄热单元的表面。
5.根据权利要求1所述的一种基于全光谱调控的太阳能光热转换相变蓄热结构，其特征在于，所述光热转换蓄热单元采用复合定形相变材料，所述定形相变材料
6.根据权利要求5所述的一种基于全光谱调控的太阳能光热转换相变蓄热结构，其特征在于，所述复合定形相变材料采用光热转换三维骨架结构以及相变材料复合制备而成，所述光热转换三维骨架结构包括但不限于木制碳、水热法石墨烯气凝胶、碳纤维/热塑性弹性体、石墨烯/羟乙基纤维素气凝胶中的一种；所述相变材料包括但不限于石蜡、聚乙二醇中的一种。
7.一种基于全光谱调控的太阳能光热转换相变蓄热结构的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1～6所述的一种基于全光谱调控的太阳能光热转换相变蓄热结构，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种基于全光谱调控的太阳能光热转换相变蓄热结构的制备方法，其特征在于，所述复合定形相变材料采用光热转换三维骨架结构以及相变材料复合制备而成，所述光热转换三维骨架结构包括但不限于木制碳、水热法石墨烯气凝胶、碳纤维/热塑性弹性体、石墨烯/羟乙基纤维素气凝胶中的一种；所述相变材料包括但不限于石蜡、聚乙二醇中的一种。
9.根据权利要求8所述的一种基于全光谱调控的太阳能光热转换相变蓄热结构的制备方法，其特征在于，步骤2采用真空磁控溅射技术进行光谱调控单元的镀膜沉积，所使用的靶材为部分高掺杂的半导体，包括但不限于氧化铟锡、氧化铟、氧化锡以及镉锡酸盐。
10.根据权利要求9所述的一种基于全光谱调控的太阳能光热转换相变蓄热结构的制备方法，其特征在于，步骤1所述的制备具有光热转换能力的光热转换蓄热单元包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于全光谱调控的太阳能光热转换相变蓄热结构，其特征在于，包括光热转换蓄热单元以及光谱调控单元，所述光谱调控单元集成设置于所述光热转换蓄热单元的上表面，所述光热转换蓄热单元为光热转换相变材料并用于自发对太阳辐射进行光热转换以及热储存，所述光谱调控单元能够对不同的波段具有不同的透过率以及反射率。
2.根据权利要求1所述的一种基于全光谱调控的太阳能光热转换相变蓄热结构，其特征在于，所述光谱调控单元对于红外线的反射率≥80％，所述光谱调控单元对于光的透射率≥95％。
3.根据权利要求2所述的一种基于全光谱调控的太阳能光热转换相变蓄热结构，其特征在于，所述红外线的波段为2.5μm以上的波段，所述光的透射波段为0～2.5μm波段。
4.根据权利要求1所述的一种基于全光谱调控的太阳能光热转换相变蓄热结构，其特征在于，所述光谱调控单元通过真空磁控溅射技术沉积在表面刻蚀处理后的光热转换蓄热单元的表面。
5.根据权利要求1所述的一种基于全光谱调控的太阳能光热转换相变蓄热结构，其特征在于，所述光热转换蓄热单元采用复合定形相变材料，所述定形相变材料的相变温度高于真空磁控溅射的腔内温度。
6.根据权利要求5所述的一种基于全光谱调控的太阳能光热转换相变蓄热结构，其特征在于，所述复合定形相变材料采用光热...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁艳平，张楠，李笑晗，张兆利，曹晓玲，周锦志，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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