[發明專利]一種太陽能熱化學儲能吸熱器及其吸熱方法

有效

• 申請號: 201310435957.4
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN103499230A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 陸建峰;陳源;丁靜;楊建平;王維龍;彭強
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 楊曉松

1.一種太陽能熱化學儲能吸熱器，其特征在于，包括裝置本體，其開口由石英玻璃窗密封，外部包覆有保溫層，石英玻璃窗和裝置本體內部圍成一腔體，該腔體內設置有一由吸熱層和反應層組成的儲能吸熱體，該儲能吸熱體將腔體分為前腔和后腔，石英玻璃窗和吸熱層之間的前腔與輸入通道相連，后腔與輸出通道相連，反應時，反應氣體通過輸入通道進入前腔進行混合，然后依次流過吸熱層和反應層，最后反應產物從輸出通道流出。

2.根據權利要求1所述的太陽能熱化學儲能吸熱器，其特征在于，所述腔體表面涂覆有用于反射太陽輻射的涂層，該涂層材料中包括氧化鋯、氧化鋁。

3.根據權利要求1所述的太陽能熱化學儲能吸熱器，其特征在于，所述吸熱層采用泡沫碳化硅材料定制成薄層。

4.根據權利要求1所述的太陽能熱化學儲能吸熱器，其特征在于，所述反應層采用整體式催化劑，由結構化基體、涂層載體和催化活性組分構成，其中結構化基體用于物理支撐反應層，催化活性組分根據不同的反應進行選擇，涂層載體為過渡層；涂層載體選用比表面積大于100m²/g的γ-Al₂O₃材料，通過涂覆、干燥和烘焙使其附著于結構化基體表面，然后通過浸漬，把催化活性組分負載在涂層載體上。

5.根據權利要求4所述的太陽能熱化學儲能吸熱器，其特征在于，所述結構化基體采用陶瓷材料。

6.根據權利要求1所述的太陽能熱化學儲能吸熱器，其特征在于，所述吸熱器包括若干個輸入通道和輸出通道，輸入通道與外部反應氣體輸入管道相連，輸出通道與外部反應產物輸出管道相連。

7.根據權利要求6所述的太陽能熱化學儲能吸熱器，其特征在于，所述反應氣體輸入管道和反應產物輸出管道在裝置本體外部通過一回熱器進行熱交換。

8.一種基于權利要求1-7任一項所述的太陽能熱化學儲能吸熱器的吸熱方法，其特征在于，包括以下步驟：聚光太陽輻射透過石英玻璃窗加熱置于腔體內的吸熱層，反應氣體在吸熱層內吸收聚光太陽輻射升溫，然后進入反應層內發生催化儲能反應得到反應產物，反應產物輸出實現太陽能儲存。

9.根據權利要求8所述的吸熱方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）預熱過程：調節太陽能聚光系統使吸熱器位于焦斑處，吸熱層和反應層溫度升高至預設溫度；

（2）催化劑預還原：通入還原氣體還原反應層內的催化活性組分，直至催化活性組分完全還原；

（3）太陽能熱化學儲能：通入反應氣體使其在儲能吸熱體作用下吸收太陽能發生反應，反應產物通過輸出通道輸出，實現太陽能儲存；

（4）系統停止：調節太陽能聚光系統使吸熱器偏離焦斑位置；停止通入反應氣體，向吸熱器內通入N₂，排空反應氣體。