高效率太阳热接收器制造技术

本发明专利技术涉及一种高效率太阳热接收器。根据本公开，提供了一种接收器面板(30)，其包括多个导热纳米结构(34)。导热纳米结构(34)可提供于支承该多个导热纳米结构(34)的衬底(32)上。在一个实施例中，导热纳米结构(34)可相对于衬底(32)的表面基本正交。

High efficiency solar heat receiver

The present invention relates to a high-efficiency solar heat receiver. In accordance with the present disclosure, a receiver panel (30) is provided that includes a plurality of thermally conductive nanostructures (34). The thermally conductive nanostructure (34) may be provided on a substrate (32) supporting the plurality of thermally conductive nanostructures (34). In one embodiment, the thermal conductive nanostructure (34) is substantially orthogonal to the surface of the substrate (32).

【技术实现步骤摘要】

本文公开的主体大体涉及太阳热能，并且更具体而言涉及用于利用太阳热能的接 收器。
技术介绍
太阳能热功率系统使用反射的太阳光作为热源来驱动发电。将太阳能转换成可用 形式的能量的一种方式是通过聚光式太阳能功率系统。聚光式太阳能功率系统大体依赖反 射表面来将太阳的光线反射到公共的、聚焦的吸热区域，即中心接收器。中心接收器是反射 的太阳的光线的目标，反射的太阳光高度聚集在中心接收器处，并且可在超过500摄氏度 的高温处被聚集。在中心接收器处产生的热可随后用于现有的功率或热发生系统，例如蒸 汽涡轮驱动的发电装置，以产生电或以别的方式为其它系统提供热能。为了在太阳热接收器的表面上产生热，合乎需要的是尽可能多地吸收在地球表面 处入射的太阳光谱。但是，由于因为高温接收器表面暴露于环境空气引起的对流的原因，会 发生大量的热损失。另外，由于电磁能再辐射到太空中的原因，会发生热损失。最小化这些 热损失源将改进太阳热接收器的效率。
技术实现思路
在第一实施例中，提供了一种接收器面板。该接收器面板包括多个导热纳米结构 和衬底，其中，衬底支承该多个导热纳米结构。在第二实施例中，提供了一种太阳能功率装置。该太阳能功率装置包括塔架和固 定到塔架上的接收器。接收器包括至少一个接收器面板，该至少一个接收器面板包括多个 吸热纳米结构和吸热金属衬底。该金属衬底支承该多个吸热纳米结构。太阳能功率装置还 包括一个或多个反射结构，一个或多个反射结构构造成以便将入射能反射在接收器上。在第三实施例中，提供了一种接收器面板。该接收器面板包括多个金属纳米线和 金属衬底。该多个金属纳米线相对于金属衬底基本正交。接收器面板还包括半透明或透明 电介质，半透明或透明电介质形成罩或涂层，以便为多个金属纳米线保持非氧化环境。接 收器面板进一步包括抗反射涂层和低放射涂层，抗反射涂层构造成以便增加范围为从约 330nm至约2500nm的波长通过电介质的透射，低放射涂层构造成以便将至少约3000nm的波 长反射回到该多个金属纳米线。附图说明当参照附图阅读以下详细描述时，本专利技术的这些和其它特征、方面和优点将变得 更好理解，在附图中，相似的符号在所有图中表示相似的部件，其中图1是根据本文公开的技术的某些实施例的太阳能功率系统的示意图；图2是根据本文公开的技术的某些实施例的另一个太阳能功率系统的示意图；图3是根据本文公开的技术的某些实施例的接收器面板的一部分的概略性侧视图；图4是根据本文公开的技术的某些实施例的、具有指数匹配薄膜的接收器面板的 一部分的概略性侧视图；图5是根据本文公开的技术的某些实施例的、具有覆盖体的接收器面板的一部分 的概略性侧视图；图6是根据本文公开的技术的某些实施例的、具有罩的接收器面板的一部分的概 略性侧视图；图7是根据本文公开的技术的某些实施例的、具有低放射涂层和抗反射涂层的图 5所示的接收器面板的一部分的概略性侧视图；以及图8是根据本文公开的技术的某些实施例的、具有低放射涂层和抗反射涂层的图 6所示的接收器面板的一部分的概略性侧视图。部件列表10太阳能功率系统12 塔架14中心接收器16定日镜组场18光学反射表面20 太阳22发电表面24太阳能盘/发动机系统26太阳能收集器28发动机30接收器面板32 衬底34多个导热/吸热纳米结构36纳米结构的直径38纳米结构的高度40分开距离42指数匹配薄膜44覆盖体45封装层46封装层的厚度47 罩48金属缘边50 窗口52窗口的厚度54 端口56低放射涂层58抗反射涂层60低放射涂层的厚度62抗反射涂层的厚度64入射光具体实施例方式下面将对本专利技术的一个或多个具体实施例进行描述。为了致力于提供对这些实施 例的简明描述，可能不会在说明书中对实际实现的所有特征进行描述。应当理解，当例如在 任何工程或设计项目中开发任何这种实际实现时，必须作出许多对实现而言专有的决定来 实现开发者的具体目标，例如符合与系统有关及与商业有关的约束，开发者的具体目标可 在不同的实现之间彼此有所改变。此外，应当理解，这种开发工作可能是复杂和耗时的，但 尽管如此，对受益于本公开的那些普通技术人员来说，这种开发工作将是设计、生产和制造 的例行任务。当介绍本专利技术的各种实施例的元件时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”意在 指的是存在一个或多个元件。用语“包括”、“包含”和“具有”意在为包括性的，并且指的是 在所列元件以外，可存在额外的元件。运行参数和/或环境状况的任何实例均不排除所公 开的实施例的其它参数/状况。现在转到附图，并且首先参照图1，示出了太阳能功率系统10的一个实施例的示 意图。该示意图描述了塔架12、附连到塔架12的顶部上的中心接收器14，以及定日镜场 16。接收器14可包括一个或多个接收器面板。定日镜场16包括一个或多个定日镜，该一 个或多个定日镜包括光学反射表面18，光学反射表面18被恰当地安装、驱动和/或控制，以 便在白天的时间期间跟踪太阳20并且将太阳的光线反射到中心接收器14。中心接收器14 被加热到高温(例如500摄氏度或更高)，在此之后，大体通过使传热流体流过接收器14或 邻近接收器14而流动来提取热。传热流体可包括合成油、熔盐、有机流体、水或空气。接收 器14可为管形接收器，其中，管道或管直接延伸穿过接收器14的面板。备选地，接收器14 可为平面的或体积式接收器，其中，管道或管从接收器14的面板的背面提取热。热然后从 接收器14传递到发电装置22，例如蒸汽涡轮驱动的发电装置，以将热量热转换成电。图2示出了太阳能功率系统10的另一个实施例的示意图。太阳能功率系统10包 括太阳能盘/发动机系统对，太阳能盘/发动机系统M包括多个反射太阳能收集器沈、接 收器14和发动机观。接收器14可直接结合到发动机中或构成单独的单元。该多个太阳 能收集器沈在白天的时间期间跟踪太阳20，并且将太阳的光线反射在位于盘系统M的焦 点处的接收器14处。然后接收器14收集的热可传递到发动机观。发动机观包括工作流 体。发动机观内的冷的工作流体被压缩，并且热从接收器14传递到发动机28，以加热经压 缩的工作流体，在此之后，通过涡轮或使用活塞来使工作流体膨胀，以产生机械动力。然后 机械动力可传递到发电装置22。额外的实施例可结合接收器在较小型应用(例如屋顶热收 集器、太阳能热水器、太阳能驱动的空调系统等)中的使用来捕获太阳热能。图3示出了用于在接收器14(图1和2)中使用的接收器面板30的一个实施例的 概略性侧视图。接收器面板30的实施例可布置成以便制成平的表面。备选地，接收器面板 30可以以圆柱形方式来布置。接收器面板30包括衬底32，衬底32支承多个导热或吸热纳 米结构34，多个导热或吸热纳米结构34构造成以便将热传递到衬底32。衬底32可包括金属或其它适当的导热或吸热材料。衬底32可包括的金属的实例是INCONEL 、镍、外层 涂有氧化铝的铝，或外层涂有氧化钛的钛。在一个实施例中，衬底32的范围可为从约2mm 至约3mm厚。接收器面板30的实施例可包括附连到接收器面板30的背面上的热提取管道系 统。热可从衬底32传递到管道系统。备选地，接收器面板30可包括在接收器面板30内的 薄壁管道。这些管道可包覆有多个导热纳米结构34，以最大本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种接收器面板（３０），包括：多个垂直地定向的纳米结构（３４）；衬底（３２），其中，所述衬底（３２）支承所述多个垂直地定向的纳米结构（３４）；以及封装层（４５），其设置在所述垂直地定向的纳米结构（３４）之上，使得所述垂直地定向的纳米结构（３４）不暴露于氧化环境，其中，所述封装层（４５）包括真空淀积或溅射到所述多个纳米结构（３４）和所述衬底（３２）上的ＳｉＯ２。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M·M·迈尔斯，R·R·科德曼，M·萨凯米，L·察卡拉科斯，K·R·朗，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US