[發明專利]一種利用熱輻射散熱的氫化物儲熱系統及應用

在審

• 申請號: 202010857682.3
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112113452A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 吳岱豐;李睿;孫泰;唐仁衡;肖方明
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院稀有金屬研究所
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00;F24S60/00;C09K5/14
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 鄧潮彬;莫瑤江

本發明涉及一種利用熱輻射散熱的氫化物儲熱系統，包括有換熱罐以及安裝于換熱罐內的儲熱反應器。換熱罐分別開設有供換熱介質進出的入流口與出流口，入流口與出流口之間連通設置；換熱罐與儲熱反應器之間設置有用于供氫氣流通的氫氣閥；儲熱反應器的內壁設置有熱輻射涂層，儲熱反應器的內部放置有相互混合設置的金屬氫化物和熱輻射增強顆粒。儲熱反應器內熱量主要通過熱輻射涂層與熱輻射增強顆粒之間的熱輻射進行傳遞。通過采用上述技術方案，結構簡單、經濟實用，提高了系統的換熱性能以及儲熱效率。

技術領域

本發明涉及太陽能熱能儲存的技術領域，具體涉及一種利用熱輻射散熱的氫化物儲熱系統及應用。

背景技術

進入21世紀以來，世界范圍內出現能源危機和環境惡化，迫使人類社會發展各種可再生清潔能源。太陽能是豐富的可再生能源，受到研究者的廣泛關注。太陽能光熱發電技術是新一代太陽能發電站的發展方向。其中，儲熱系統是太陽能光熱發電中的關鍵組成部分，其能增強太陽能光熱發電站供電的穩定性與持續性。

儲熱材料是儲熱系統的關鍵技術。儲熱材料的種類主要分為顯熱儲熱材料、潛熱儲熱材料和熱化學儲熱材料。熱化學儲熱材料是基于化學可逆反應進行熱能的儲存/釋放，儲熱密度大，穩定性較好，實現熱能的長期儲存，是新一代儲熱材料研究的重點發展方向。其中，金屬氫化物儲熱材料具有反應熱值高、分解溫度范圍大、循環性能好、價格低廉、來源廣泛以及安全性高等優點，是儲熱材料的主流發展方向。

然而金屬氫化物儲熱材料儲熱密度很高而導熱性能較差，阻礙著其在儲熱系統中的應用。目前，添加高導熱碳材料(石墨烯、納米碳管等)，以及加入散熱翅片是提高其導熱性能常見方法。然而，石墨烯與納米碳管等材料價格昂貴，并不適合大規模使用。而加入散熱翅片會使得結構變得復雜，制約化學儲熱裝置的實際化應用。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種利用熱輻射散熱的氫化物儲熱系統及應用，具有提高系統的換熱性能的優點，且結構簡單、經濟實用。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種利用熱輻射散熱的氫化物儲熱系統，包括有換熱罐以及安裝于所述換熱罐內的儲熱反應器，所述換熱罐分別開設有供換熱介質進出的入流口與出流口，所述入流口與所述出流口之間連通設置；所述換熱罐與所述儲熱反應器之間設置有用于供氫氣流通的氫氣閥，所述儲熱反應器的內壁設置有熱輻射涂層；當系統安裝時，所述儲熱反應器(2)的內部放置有相互混合設置的金屬氫化物和熱輻射增強顆粒。

通過采用上述技術方案，儲熱反應器的內部放置有相互混合設置的金屬氫化物和熱輻射增強顆粒，當換熱介質進入至換熱罐時，換熱介質釋放的熱量被儲熱反應器吸收，熱輻射涂層和熱輻射增強顆粒之間進行熱輻射傳遞，熱輻射增強顆粒的熱量作用于金屬氫化物，金屬氫化物吸熱產生的氫氣通過氫氣閥排出儲熱反應器。由于熱輻射的傳遞不需要介質，這能避免由于氫氣的傳熱性能較差而導致的傳熱不佳，提高熱輻射的傳遞效率，進而通過熱輻射的方式增強了傳熱能力，無需加入高導熱碳材料或散熱翅片即可解決了金屬氫化物導熱性能較差的問題，結構簡單、經濟實用，提高了系統的換熱性能以及儲熱效率。

本發明進一步設置為：所述入流口位于所述換熱罐靠近所述氫氣閥的一端，所述出流口位于所述換熱罐遠離氫氣閥的一端。

通過采用上述技術方案，使得換熱介質能夠更為充分的與儲熱反應器接觸，提高系統的換熱效率。

本發明進一步設置為：所述換熱罐的上內壁設置有若干豎直設置的第一折流板，所述換熱罐的下內壁設置有若干豎直設置的第二折流板，所述第一折流板與所述第二折流板之間交替設置。

通過采用上述技術方案，使得換熱介質與儲熱反應器的接觸更為全面，減少熱量的損失，提高系統的換熱性能。

本發明進一步設置為：所述金屬氫化物和所述熱輻射增強顆粒之間的質量比例設置為9：1。