[发明专利]一种用于太阳能热发电的微胶囊、制备装置及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于太阳能热发电的微胶囊、制备装置及其制备方法，用于太阳能热发电的金属材料相变微胶囊，结构上为球形，包括壳体和芯体，由壳体包裹芯体构成，其特征在于：芯体材料选用相变温度在300℃‑400℃之间的纯金属或合金；外壳材料选用熔点高于500℃的纯金属或合金。该金属材料相变微胶囊的优势在于：熔点高；工作温度高；导热性能好；蓄热能力强。所述制备方法依托于一种重力驱动溢流系统，该方法克服了温度以及材料的限制，并且可以精确操控微胶囊的尺寸、壁厚等参数。

技术领域

本发明涉及太阳能热发电以及相变储能领域，具体涉及的是一种可以用于太阳能热发电的具有高传热效率的金属材料相变微胶囊以及为了精确操纵微胶囊参数而设计的依托于重力驱动溢流系统的制备方法。

背景技术

太阳能热发电过程中，将太阳光聚焦获得的太阳能需要传输至蒸汽发生装置，普通的传输工质储热量小，传输效率低。通过在工质中添加相变微胶囊可提高热量的传输效率。但传统的相变微胶囊大多以石蜡为芯体相变材料并使用有机聚合物包覆，这就造成了此类微胶囊热导率低，相变温度低，且太阳能热发电过程中传热流体的温度高达400℃，有机聚合物在此温度下难以稳定，限制了相变微胶囊在太阳能热发电中的使用。

传统的相变微胶囊制备方法主要以化学方法为主，如原位聚合法、界面聚合法等，这类方法主要是以聚合的方式连接起相变微胶囊芯体材料和外壳材料，形成包覆结构，但以此类方法制备的微胶囊尺寸难以控制，且并不能适用于金属材料。近年来在相变微胶囊的制备上又出现了一种新方法，即通过表面改性的形式使金属外壳材料包覆在芯体相变材料上，这种方法或许能适用于金属，但仍存在着尺寸难以控制的难题，因此迫切地需要寻找一种既可以用于制备金属材料相变微胶囊又能精确控制其尺寸的制备方法。

发明内容

技术问题：为解决传统相变微胶囊在太阳能热发电中的不适用问题，本发明提出了一种能适用于太阳能热发电的金属材料相变微胶囊，并提供了可以精确控制微胶囊的尺寸的相应制备方法。由于金属材料相变微胶囊热导率高、相变温度高，热稳定性高，解决了传统相变微胶囊在太阳能热发电传热流体中效率低以及不耐高温的问题，同时由于使用重力溢流系统来制备所述金属材料相变微胶囊，解决了传统制备方法不适用于金属材料以及难以控制微胶囊尺寸的问题。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于太阳能热发电的金属材料相变微胶囊，其特征在于：结构上为球形，包括壳体和芯体，由壳体包裹芯体构成。

所述的用于太阳能热发电的金属材料相变微胶囊，其特征在于：相变温度在300℃-400℃之间，芯体材料和外壳包覆材料均选用金属材料，芯体材料可以选用铅等纯金属或熔点在300℃-400℃的铝基合金及镁基合金，如46.3Mg-57.3Zn、96Zn-4Al等。为保证芯体相变材料的密封性，外壳材料可选用熔点高于500℃的金属，如钙、钡等纯金属或合金。

所述的用于太阳能热发电的金属材料相变微胶囊，其特征在于：能适用于塔式太阳能热发电系统中的传热流体中，如热油、熔融盐等。

一种用于所述金属材料相变微胶囊的制备方法，该方法依托于一种重力驱动溢流系统，该系统各装置材料均为耐高温的镍基合金，如合金617、合金625等，可以承受1000℃以上的金属熔化高温，包括注入单元和微流控单元。

所述注入单元分为三个，包括内相液注入单元、中相液注入单元和外相液注入单元。每个注入单元包括储液器、溢流瓶、内衬瓶及管道，其特征在于：所述储液器采用半开式设计，可以平衡其内部压力；所述溢流瓶位于储液器下方，其入口经管道与储液器下部相连，出口经管道与微流控芯片相连，内部置有内衬瓶，且上部设有一开口以平衡内部压力，在内衬瓶和溢流瓶之间设有溢流通道，操作时使得内衬瓶一直处于溢流状态，流出的液体由溢流通道及时排出。

所述内衬瓶，其特征在于：内衬瓶的直径约为溢流瓶的1/2～3/4，高度约为溢流瓶的3/5～4/5。