[发明专利]一种直接光照加热的氢化物储热系统以及方法

说明书

本发明涉及一种直接光照加热的氢化物储热系统，包括换热罐，换热罐的侧面设置有供太阳光通过的第一透光模块，换热罐分别开设有供换热介质进出的入流口和出流口；换热罐的上下内壁面分别交替设置有若干起到折流作用的储热反应器，若干储热反应器均安装有与外置储氢容器连接的氢气阀，储热反应器(1)的侧面设置有与第一透光模块配合的第二透光模块；当系统安装时，若干储热反应器的内部放置有相互混合设置的金属氢化物和热辐射增强颗粒。通过采用上述技术方案，实现金属氢化物储热系统的高效储热；同时，结构简单，经济实用。

技术领域

本发明涉及太阳能热能储存的技术领域，具体涉及一种直接光照加热的氢化物储热系统以及方法。

背景技术

进入21世纪以来，世界范围内出现能源危机和环境恶化，迫使人类社会发展各种可再生清洁能源。太阳能是丰富的可再生能源，受到研究者的广泛关注。太阳能光热发电技术是新一代太阳能发电站的发展方向。其中，储热系统是太阳能光热发电中的关键组成部分，其能增强太阳能光热发电站供电的稳定性与持续性。

储热材料是储热系统的关键技术。储热材料的种类主要分为显热储热材料、潜热储热材料和热化学储热材料。热化学储热材料是基于化学可逆反应进行热能的储存/释放，储热密度大，稳定性较好，实现热能的长期储存，是新一代储热材料研究的重点发展方向。其中，金属氢化物储热材料具有反应热值高、分解温度范围大、循环性能好、价格低廉、来源广泛以及安全性高等优点，是储热材料的主流发展方向。

然而金属氢化物储热材料储热密度很高而导热性能较差，阻碍着其在储热系统中的应用。目前，添加高导热碳材料(石墨烯、纳米碳管等)，以及加入散热翅片是提高其导热性能常见方法。然而，石墨烯与纳米碳管等材料价格昂贵，并不适合大规模使用。而加入散热翅片会使得结构变得复杂，制约化学储热装置的实际化应用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种直接光照加热的氢化物储热系统以及方法，具有提高系统的换热性能的优点，且结构简单、经济实用。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种直接光照加热的氢化物储热系统，包括换热罐，所述换热罐的侧面设置有供太阳光通过的第一透光模块，所述换热罐分别开设有供换热介质进出的入流口和出流口；所述换热罐的上下内壁面分别交替设置有若干起到折流作用的储热反应器，若干所述储热反应器均安装有与外置储氢容器连接的氢气阀，所述储热反应器的侧面设置有与所述第一透光模块配合的第二透光模块；当系统安装时，若干所述储热反应器的内部放置有相互混合设置的金属氢化物和热辐射增强颗粒。

通过采用上述技术方案，换热罐的上下内壁面分别交替设置有若干平行设置的储热反应器，储热反应器在换热罐起到折流的作用，使得换热介质与储热反应器的接触更为充分，提高系统的换热效率。通过在储热反应器的侧面均设置有第二透光模块，通过直接阳光照射热辐射增强颗粒加热金属氢化物，避免传热介质与储热材料之间传热的能量损耗，实现金属氢化物储热系统的高效储热；同时，系统的结构简单，无需额外安装其他材料或者装置，降低了制造成本。

本发明进一步设置为：所述第一透光模块与所述第二透光模块之间正对设置。

通过采用上述技术方案，便于光热发电站聚焦起来的太阳光进入至储热反应器，提高了太阳光的利用率。

本发明进一步设置为：所述入流口与所述出流口之间通过所述储热反应器连通设置，所述入流口位于所述换热罐的上方，所述出流口位于所述换热罐的下方远离所述入流口的一侧。

通过采用上述技术方案，使得换热介质能够更为充分的与储热反应器接触，提高系统的换热效率。

本发明进一步设置为：所述金属氢化物和所述热辐射增强颗粒之间的质量比例设置为9：1。

通过采用上述技术方案，保障金属氢化物的储热性能同时提高热辐射的传导效率，减少热量的损失。