[發(fā)明專利]一種基于量子點(diǎn)光譜調(diào)制的太陽(yáng)能儲(chǔ)熱系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210830900.3
• 申請(qǐng)日: 2022-07-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115200232A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王一笑;袁洋;張丹;鄭巨淦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): F24S10/70
• 分類號(hào): F24S10/70;F24S23/70;F24S60/10;F24S60/30;F24S70/10;F24S80/30
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會(huì)俠

一種基于量子點(diǎn)光譜調(diào)制的太陽(yáng)能儲(chǔ)熱系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)由特殊工質(zhì)及管道、工質(zhì)噴霧蒸發(fā)段、熔融鹽換熱部和工質(zhì)返回段組成；特殊工質(zhì)及管道包括工質(zhì)、小徑管路和T形管路；工質(zhì)由水和毫米顆粒混合而成，毫米顆粒由基底和基底外圍包裹的量子點(diǎn)薄層組成，該工質(zhì)具有與太陽(yáng)光譜相匹配的吸收光譜；工質(zhì)噴霧蒸發(fā)段包括第一太陽(yáng)能聚光器、噴嘴和第二太陽(yáng)能聚光器；熔融鹽換熱部包括熔鹽罐、熔鹽泵和熔鹽循環(huán)管路；工質(zhì)返回段包括集料斗、保溫包層和加壓泵。本發(fā)明利用量子點(diǎn)對(duì)太陽(yáng)能的光譜調(diào)制作用，使工質(zhì)的吸收光譜與太陽(yáng)光譜相匹配，高效吸收太陽(yáng)能，從而實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能儲(chǔ)熱的系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)及方法高效、環(huán)保、無(wú)污染，具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽(yáng)能儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用量子點(diǎn)太陽(yáng)能光譜調(diào)制技術(shù)，采用特殊工質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)光輻射能量的高效吸收并進(jìn)行能量?jī)?chǔ)存的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

環(huán)境污染和能源危機(jī)是制約我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的突出矛盾之一，清潔可再生能源的高效利用成為當(dāng)務(wù)之急。太陽(yáng)能作為地球主要能量來(lái)源之一，具有不可估量的發(fā)展?jié)摿Γ裟軐?shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的高效利用，不僅能減少環(huán)境污染，還能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

目前利用太陽(yáng)能的主要方式是先采用在太陽(yáng)光譜波段吸收率較高的材料吸收太陽(yáng)能升溫后，再以對(duì)流、導(dǎo)熱的方式與工質(zhì)換熱，然后工質(zhì)參與循環(huán)，最終實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的利用。該過(guò)程歷經(jīng)多次能量轉(zhuǎn)換，整體效率較低。由于太陽(yáng)光譜和常用工質(zhì)的吸收光譜不完全匹配，除了大規(guī)模的太陽(yáng)能電站外，很少直接利用工質(zhì)吸收太陽(yáng)能。

發(fā)明內(nèi)容

考慮到太陽(yáng)能的傳統(tǒng)利用方法效率低、工藝復(fù)雜等相關(guān)局限性，本發(fā)明的目的是利用量子點(diǎn)對(duì)太陽(yáng)能的光譜調(diào)制作用，提供一種基于量子點(diǎn)光譜調(diào)制的太陽(yáng)能儲(chǔ)熱系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)及方法高效、環(huán)保、無(wú)污染，且能夠?qū)崿F(xiàn)太陽(yáng)能的高效儲(chǔ)存。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種基于量子點(diǎn)光譜調(diào)制的太陽(yáng)能儲(chǔ)熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)由特殊工質(zhì)及管道、工質(zhì)噴霧蒸發(fā)段、熔融鹽換熱部和工質(zhì)返回段組成；

所述特殊工質(zhì)及管道包括工質(zhì)1、小徑管路2-1和T形管路2-2，其中工質(zhì)1在小徑管路2-1和T形管路2-2中流動(dòng)，小徑管路2-1的入口、出口分別與T形管路2-2的出口、入口相連，形成閉路循環(huán)；所述的工質(zhì)1由水和毫米顆粒混合而成，毫米顆粒由基底和基底外圍包裹的量子點(diǎn)薄層組成，該毫米顆粒與水混合后的工質(zhì)1具有與太陽(yáng)光譜相匹配的吸收光譜，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)輻射的高效吸收；在工質(zhì)1噴霧蒸發(fā)后，毫米顆粒能夠與蒸汽相互分離，還能再次與冷凝水混合；

所述的工質(zhì)噴霧蒸發(fā)段包括第一太陽(yáng)能聚光器3-1、噴嘴4和第二太陽(yáng)能聚光器3-2，第一太陽(yáng)能聚光器3-1布置在噴嘴4前小徑管路2-1的側(cè)面，小徑管路2-1出口與T形管路2-2入口連接處布置噴嘴4，第二太陽(yáng)能聚光器3-2布置在噴嘴4后T形管路2-2的側(cè)面；

所述的熔融鹽換熱部包括熔鹽罐5、熔鹽泵6和熔鹽循環(huán)管路7，熔鹽循環(huán)管路7部分管路內(nèi)置于T形管路2-2中，熔鹽循環(huán)管路7入口、出口處與熔鹽罐5相連，熔鹽泵6布置于熔融鹽循環(huán)管路7入口處；

所述的工質(zhì)返回段包括集料斗8、保溫包層9和加壓泵10，集料斗8布置在T形管路2-2底部出口處，加壓泵10布置在小徑管路2-1上，保溫包層9布置于集料斗8出口至加壓泵10入口處。

所述的毫米顆粒中的基底采用二氧化硅、石蠟、石墨烯或含碳硅膠，毫米顆粒能夠吸收短波即波長(zhǎng)為400-800nm的太陽(yáng)輻射，并將其轉(zhuǎn)換為長(zhǎng)波即波長(zhǎng)為1100-1500nm的太陽(yáng)輻射，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光譜調(diào)制；可根據(jù)所需要的蒸汽溫度調(diào)節(jié)水和毫米顆粒之間的比例。

所述的小徑管路2-1和T形管路2-2均采用鋼化玻璃摻雜石墨烯燒制而成，在保證強(qiáng)度的同時(shí)，對(duì)太陽(yáng)光有高達(dá)0.9的透過(guò)率，折射率低，能夠全反射其內(nèi)部工質(zhì)1所發(fā)出的輻射。

所述的噴嘴4采用霧化噴射，安裝在小徑管路2-1出口與T形管路2-2入口連接處，保證接觸密切不泄漏。