[发明专利]一种太阳能光热发电传热蓄热介质及其制备方法

说明书

本发明公开了一种太阳能光热发电传热蓄热介质，其包括硝酸熔盐储热介质以及复合于硝酸熔盐储热介质中的碳纳米管；其中，在该太阳能光热发电传热蓄热介质中，碳纳米管的质量百分数为0.1％～1％，碳纳米管的直径d≥10nm。本发明还公开了上述太阳能光热发电传热蓄热介质的制备方法。根据本发明的太阳能光热发电传热蓄热介质，相比其中硝酸熔盐储热介质，在保证分解温度相当的前提下，明显提高了导热系数，从而使该太阳能光热发电传热蓄热介质应用于太阳能光热发电时，提高了对太阳能的利用效率；并且，相对于现有技术中的其他同类介质材料，本发明的太阳能光热发电传热蓄热介质中硝酸熔盐储热介质与碳纳米管的相容性较与其他添加成分的相容性更好。

技术领域

本发明属于太阳能光热发电技术领域，具体来讲，涉及一种太阳能光热发电传热蓄热介质及其制备方法。

背景技术

环境和能源问题是当今世界最为关注的两大问题，而有效利用太阳能是开发新能源、保护环境和实现可持续发展的一个重要途径，因此受到了国家政策的大力支持。近年来，太阳能热发电是成为大规模开发利用太阳能的主要方式之一。太阳能热发电的关键技术是高温传热蓄热技术，其中传热蓄热介质对于系统的效率提高和成本降低至关重要。

目前常用的传热蓄热介质主要有高压水、蒸气、导热油和液态金属等，相比之下，熔融盐具有较宽的使用温度、高热稳定性、低粘度、低饱和蒸汽压、低价格等优势，成为太阳能热发电储能介质的首选。根据阴离子不同，应用于太阳能热发电的熔盐蓄热材料主要包括硝酸熔盐、碳酸熔盐、氯化熔盐、氟化熔盐等；其中，硝酸盐由于熔点低、成本低、腐蚀性弱而成为熔盐应用的首选。

我国的太阳能资源非常丰富，特别是青藏高原西部和南部的太阳能资源尤为丰富，同时具备电网接入、冷却水源、大量的荒漠化土地等条件，十分适合建设大型太阳能光热发电站。同时，青海省盐湖数量多、储量规模大、盐矿资源极为丰富，为我国盐湖和盐化工的重要生产基地之一，其中氯化钠、氯化镁、钾盐、锂矿、芒硝等矿产均居全国首位。丰富的钾盐、钠盐以及镁盐等无机盐，是硝酸熔盐储热介质主要组成成分(硝酸钾和硝酸钠)的重要原料来源。结合当地资源优势，降低太阳能热利用系统运行成本的同时，又解决盐湖资源开发综合利用率低等问题，促使了盐湖资源实现高值化。

以青海中控德令哈10MW光热发电站以及敦煌首航节能10MW光热发电站为例，其均采用二元硝酸熔盐储热介质作为传热蓄热介质；该熔盐具有良好的热稳定性和低廉的成本，但是它的导热系数较低，这对系统的传热性能提出了考验。

目前针对如何提高硝酸熔盐储热介质的导热性已有相关研究，主要为向其中复合添加其他组分以形成多元体系，如石英砂、金属氧化物(或非金属氧化物)纳米粒子、水玻璃等，虽然对其导热性能均有所改善，但在这些报道中，并未给出具体数值，且其改善主要是针对硝酸熔盐储热介质的热稳定性，即提高分解温度来进行的改善。然而，添加其他组分形成多元硝酸熔盐时，在降低熔点的同时一般也会降低导热系数。因此，改善硝酸熔盐储热介质的导热性仍旧存在巨大的挑战，其具有重要且实际的意义。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种太阳能光热发电传热蓄热介质及其制备方法，该太阳能光热发电传热蓄热介质通过其中的碳纳米管可有效改善其中硝酸熔盐储热介质的导热性。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种太阳能光热发电传热蓄热介质，包括硝酸熔盐储热介质以及复合于所述硝酸熔盐储热介质中的碳纳米管；其中，在所述太阳能光热发电传热蓄热介质中，所述碳纳米管的质量百分数为0.1％～1％，所述碳纳米管的直径d≥10nm。

进一步地，所述碳纳米管的直径10nm≤d≤20nm。

进一步地，所述硝酸熔盐储热介质包括混合均匀的硝酸钠和硝酸钾。

进一步地，在所述太阳能光热发电传热蓄热介质中，硝酸钠的质量百分数为59％～60％，硝酸钾的质量百分数为39％～40％。