本實(shí)用新型屬于新能源領(lǐng)域，具體涉及一種太陽(yáng)能集熱儲(chǔ)熱介質(zhì)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

太陽(yáng)能熱利用是太陽(yáng)能應(yīng)用的重要方面，在中高溫太陽(yáng)能熱利用中，塔式太陽(yáng)能熱利用技術(shù)是最成熟、有效和得到規(guī)?；虡I(yè)推廣的唯一技術(shù)。

最早的中高溫太陽(yáng)能技術(shù)中，采用水作為儲(chǔ)熱介質(zhì)，但是，因?yàn)榘殡S著氣化、高溫，水介質(zhì)存在一系列高溫高壓產(chǎn)生的腐蝕、耐壓等問(wèn)題；

當(dāng)前塔式太陽(yáng)能技術(shù)中，主要采用300-400度的熔鹽作為儲(chǔ)熱介質(zhì)，但是也存在下列不足：1、由于存在固液體相變，容易在器壁產(chǎn)生結(jié)塊，2、熔鹽液體對(duì)密封圈有強(qiáng)烈腐蝕作用，容易出現(xiàn)泄露，3、需要嚴(yán)格控制工作溫度，不能過(guò)高或過(guò)低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決由于存在固液體相變，容易在器壁產(chǎn)生結(jié)塊；熔鹽液體對(duì)密封圈有強(qiáng)烈腐蝕作用，容易出現(xiàn)泄露；需要嚴(yán)格控制工作溫度，不能過(guò)高或過(guò)低的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種太陽(yáng)能集熱儲(chǔ)熱介質(zhì)結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型記載了一種太陽(yáng)能集熱儲(chǔ)熱介質(zhì)裝置，包括：粉體材料、固態(tài)無(wú)相變的多層結(jié)構(gòu)；

進(jìn)一步的，所述粉體材料包括：實(shí)心粉體或空心粉體；

進(jìn)一步的，所述多層結(jié)構(gòu)的最外層為透光隔熱層，中間層為光熱轉(zhuǎn)換層；

進(jìn)一步的，中心為集熱儲(chǔ)熱體即粉體材料；

進(jìn)一步的，所述透光隔熱層、所述光熱轉(zhuǎn)換層、所述集熱儲(chǔ)熱體的尺度為納米到毫米級(jí)；

進(jìn)一步的，所述透光隔熱層為透過(guò)太陽(yáng)光，同時(shí)不輻射中高溫?zé)崮艿谋∧ぃ?/p>

作為一種舉例說(shuō)明，所述薄膜為AlN、AlOx、SiO2、SiNx、TiO2、DLC、TaOx等；

進(jìn)一步的，所述光熱轉(zhuǎn)換層為金屬或黑色物質(zhì)；

作為一種舉例說(shuō)明，所述光熱轉(zhuǎn)換層組成為Fe、Cu、Ti、Al、W，或者其他單一組分金屬物質(zhì)，也可以是多種金屬組分形成的合金、混合物；

所述光熱轉(zhuǎn)換層組成還包括非金屬光熱轉(zhuǎn)換物質(zhì)；

作為一種舉例說(shuō)明，所述非金屬光熱轉(zhuǎn)換物質(zhì)包括：炭黑；或不同金屬與O、C、N、P、S等形成的化合、混合物組成；

所述集熱儲(chǔ)熱體為金屬粉體、陶瓷粉體、無(wú)機(jī)鹽粉體、碳基粉體、有機(jī)高分子材料或空心微球；

所述太陽(yáng)能集熱儲(chǔ)熱體的外形為球形，所述太陽(yáng)能集熱儲(chǔ)熱體的球形表面為光滑或粗糙；

所述太陽(yáng)能集熱儲(chǔ)熱介質(zhì)結(jié)構(gòu)的多層結(jié)構(gòu)之間，設(shè)置有明確的邊界或梯度改變。

進(jìn)一步的，所述太陽(yáng)能集熱儲(chǔ)熱介質(zhì)在集熱、儲(chǔ)熱、放熱過(guò)程中，外觀即球形結(jié)構(gòu)整體不發(fā)生相變，所述中心的集熱儲(chǔ)熱體可存在相變；

為了更好的說(shuō)明本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理，現(xiàn)舉例其設(shè)計(jì)思路如 下：

首先，球形粉體材料(集熱儲(chǔ)熱體)的原材料為實(shí)心粉體或空心粉體；

其次，所述的球形粉體材料的粉體表面做儲(chǔ)熱性能改進(jìn)，在所述球形外沉積光熱轉(zhuǎn)換層、透光隔熱層；

進(jìn)一步的，在沉積過(guò)程中使用的PVD、CVD、浸漬、涂敷技術(shù)時(shí)，均采用了滿足粉體表面均勻沉積的粉體均勻表面沉積處理技術(shù)；

最后，所述光熱轉(zhuǎn)換層與透光隔熱層之間為完全不同的兩種物質(zhì)形成界面層或形成梯度過(guò)渡層；

有益效果：

本實(shí)用新型公開(kāi)的太陽(yáng)能集熱儲(chǔ)熱介質(zhì)及其制備方法，由于存在透光隔熱層，消除了熱輻射導(dǎo)致的熱損失，極大的提高了儲(chǔ)熱性能；宏觀保持固體特征，不存在不存在氣液、固液相變，消除了因?yàn)橄嘧儙?lái)的高壓、結(jié)塊、腐蝕等問(wèn)題，極大的簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備性能需求；可以在更寬的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)熱及其應(yīng)用，提高了塔式太陽(yáng)能儲(chǔ)熱的應(yīng)用方便性、降低了工藝控制敏感性。

附圖說(shuō)明

圖1為是本實(shí)用新型的太陽(yáng)能集熱儲(chǔ)熱介質(zhì)的剖面圖

附圖標(biāo)記：儲(chǔ)熱體1、光熱轉(zhuǎn)換層2、透光隔熱層3

具體實(shí)施方式

下面，參考附圖1所示，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的敘述，附圖中示出了本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例。然而，本實(shí)用新型可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應(yīng)理解為局限于這里敘述的示例性實(shí)施例。而是，提供這些實(shí)施例，從而使本實(shí)用新型全面和完整，并將本實(shí)用新 型的范圍完全地傳達(dá)給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。

本實(shí)用新型旨在提供一種無(wú)相變固態(tài)的太陽(yáng)能集熱儲(chǔ)熱介質(zhì)結(jié)構(gòu)及其制備方法。

為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種太陽(yáng)能集熱儲(chǔ)熱介質(zhì)結(jié)構(gòu)，包括：粉體材料、固態(tài)無(wú)相變多層結(jié)構(gòu)；

所述集熱儲(chǔ)熱體為粉體材料，所述多層結(jié)構(gòu)的最外層為透光隔熱層3，中間為光熱轉(zhuǎn)換層2；

進(jìn)一步的，中心為集熱儲(chǔ)熱體1即粉體材料；所述粉體材料的尺度為納米到毫米級(jí)。

上述的透光隔熱層3結(jié)構(gòu)為透過(guò)太陽(yáng)光、同時(shí)不輻射中高溫?zé)崮艿谋∧?，如?lèi)金剛石膜、AlN膜、Al2O3薄膜、TiO2膜、Si3N4薄膜、SiO2薄膜等；薄膜厚度為納米到微米級(jí)。

上述的光熱轉(zhuǎn)換層2為金屬或黑色物質(zhì)，如Fe、Al、Cu、Co、W等金屬或合金、混合物，或者炭黑等非金屬材料；薄膜厚度為納米到毫米級(jí)。

上述的儲(chǔ)熱體1為金屬或者其他陶瓷、無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)(高分子)材料，甚至空腔。其尺寸為直徑納米到毫米級(jí)。

上述的集熱儲(chǔ)熱體的外形特征宏觀為球形，球形表面或者光滑、或者粗糙。

所述太陽(yáng)能集熱儲(chǔ)熱介質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同層組成之間，可以有明確的邊界，也可以是梯度改變。

根據(jù)上述的一種太陽(yáng)能集熱儲(chǔ)熱介質(zhì)結(jié)構(gòu)，該太陽(yáng)能集熱儲(chǔ)熱介質(zhì)在集熱、儲(chǔ)熱、放熱過(guò)程中，外觀整體不發(fā)生相變，但是不排除所述中心儲(chǔ)熱體存在相變。

本實(shí)用新型還提供了一種多層結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能集熱儲(chǔ)熱介質(zhì)的制備方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

步驟一：選擇球形粉體材料作為原材料，即中心；

步驟二：利用PVD、CVD、離子注入、浸漬、涂敷等方法對(duì)粉體原材料進(jìn)行處理，優(yōu)化其儲(chǔ)熱性能；

步驟三：利用PVD、CVD、浸漬、涂敷等方法在粉體材料表面沉積光熱轉(zhuǎn)換層；

步驟四：利用PVD、CVD、浸漬、涂敷等方法進(jìn)一步沉積透光隔熱層。

根據(jù)上述的一種太陽(yáng)能集熱儲(chǔ)熱介質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備方法，其中所述的球形粉體原材料，可以是實(shí)心粉體，也可以是空心粉體。

根據(jù)上述的一種太陽(yáng)能集熱儲(chǔ)熱介質(zhì)的制備方法，其中粉體表面儲(chǔ)熱性能改進(jìn)、制備光熱轉(zhuǎn)換層、制備透光隔熱層過(guò)程中使用的PVD、CVD等技術(shù)時(shí)，均采用了滿足粉體表面均勻沉積的粉體均勻表面沉積處理技術(shù)。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。

圖1是本實(shí)用新型公開(kāi)的一種多層結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能集熱儲(chǔ)熱介質(zhì)結(jié)構(gòu)的剖面圖，如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種多層結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能集熱儲(chǔ)熱介質(zhì)結(jié)構(gòu)，從外向內(nèi)為：透光隔熱層3、光熱轉(zhuǎn)換層2、集熱儲(chǔ)熱體1。

選擇直徑在納米到毫米范圍內(nèi)的球形金屬粉體、或者陶瓷粉體、無(wú)機(jī)鹽粉體、碳基粉體、或者空心微球作為儲(chǔ)熱體1。球形粉體的表面或者光滑、或者粗糙。

利用PVD、CVD、涂敷、浸漬、電鍍、化學(xué)鍍、離子注入等方法之一或幾種不同方法疊加對(duì)儲(chǔ)熱體1進(jìn)行表面處理、表面沉積，形成光熱轉(zhuǎn)換膜層2。光熱轉(zhuǎn)換層2的組成或者為金屬，如Fe、Cu、Ti、Al、W、或者其他單一組分金屬物質(zhì)、或者多種金屬組分形成的合金、混合物；或者其他非金屬光熱轉(zhuǎn)換物質(zhì)，如炭黑、單一或不同金屬與O、C、N、P、S等形成的化合、混合物。在光熱轉(zhuǎn)換層2與儲(chǔ)熱體1 之間，或者為完全不同的兩種物質(zhì)形成界面層，或者形成梯度過(guò)渡層，或者是兩種相同或相近的物質(zhì)形成混合層。

在完成光熱轉(zhuǎn)換層2制備的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步利用利用PVD、CVD、涂敷、浸漬、電鍍、化學(xué)鍍、離子注入等方法之一或幾種不同方法疊加沉積透光隔熱層3.如何具有可見(jiàn)光透過(guò)、中高溫區(qū)間不輻射熱的材料均可以作為透光隔熱層3，如AlN、AlOx、SiO2、SiNx、TiO2、DLC(類(lèi)金剛石薄膜)、TaOx等等。在光熱轉(zhuǎn)換層2與透光隔熱層3之間，或者為完全不同的兩種物質(zhì)形成界面層，或者形成梯度過(guò)渡層.

選擇粒徑1mm的Ti粉作為儲(chǔ)熱體1，利用PVD方法中的磁控濺射技術(shù)沉積Ti+TiN薄膜作為光熱轉(zhuǎn)換層2，沉積TiO2薄膜作為透光隔熱層3。具體技術(shù)方法如下：

將Ti粉置于旋轉(zhuǎn)攪拌工作臺(tái)上，利用Ti作為靶材，首先在Ar、N2氣氛下，沉積得到作為光熱轉(zhuǎn)換層2的Ti+TiN薄膜，具體沉積工藝為：工作壓強(qiáng)0.5Pa、Ar/N2＝1、工作臺(tái)溫度200K、沉積速率30nm/min、沉積時(shí)間30min；完成Ti+TiN薄膜沉積后，停止通入N2，接通O2并通入，沉積得到作為透光隔熱膜3的TiO2薄膜，具體沉積工藝為：工作壓強(qiáng)0.5Pa、Ar/O2＝0.1、工作臺(tái)溫度200K、沉積速率20nm/min、沉積時(shí)間20min。

本實(shí)用新型公開(kāi)的太陽(yáng)能集熱儲(chǔ)熱介質(zhì)及其制備方法，由于存在透光隔熱層，消除了熱輻射導(dǎo)致的熱損失，極大的提高了儲(chǔ)熱性能；宏觀保持固體特征，不存在不存在氣液、固液相變，消除了因?yàn)橄嘧儙?lái)的高壓、結(jié)塊、腐蝕等問(wèn)題，極大的簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備性能需求；可以在更寬的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)熱及其應(yīng)用，提高了塔式太陽(yáng)能儲(chǔ)熱的應(yīng)用方便性、降低了工藝控制敏感性。

以上公開(kāi)的僅為本申請(qǐng)的一個(gè)具體實(shí)施例，但本申請(qǐng)并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍內(nèi)。