[发明专利]一种热化学防护涂层材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种热化学防护涂层材料，该热化学防护涂层材料包括ABO₃钙钛矿材料或者掺有锂的三元复合金属氧化物，ABO₃钙钛矿材料的A位为La、Ca、Ba、Sr和K中的任意两种或两种以上的组合，和/或，ABO₃钙钛矿材料的B位为Mn、Fe和Co中的任意两种或三种的组合。该热化学防护涂层材料可以根据不同需求改变复合金属氧化物的摩尔比来调控反应温度，进而能够克服单一金属氧化物储热材料温度区间窄的缺点，通过喷涂的方法将热化学防护涂层材料喷涂到吸热器表面，可以提高吸热器自身的耐热能力，延长吸热器使用寿命。

技术领域

本发明涉及热化学储热技术领域，具体涉及一种热化学防护涂层材料及其制备方法。

背景技术

目前，太阳能发电技术是缓解能源危机、环境恶化和降低碳排放的有效手段。太阳能发电技术主要有光伏发电和太阳能热发电，太阳能热发电可以通过低成本储热来削峰填谷，保障稳定发电，具有担当基础电力负荷或调峰机组的潜力。太阳能热发电技术利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。

太阳能热发电系统中存在着大量的吸热器和换热管道，其工作环境恶劣。长期暴露在外界环境，会造成金属表面因氧化破坏，同时换热器内外温差大，造成较多的环境热损失。同时工作状态受环境变化影响，太阳辐射是系统的能量来源，太阳辐射频繁波动会产生热冲击和热疲劳，对吸热器的稳定运行和寿命都会产生严重影响。尤其是当出现强风天气时，吸热器外部对流散热加强，同时强风可能会对裸露的吸热管产生物理损害。因此剧烈的天气变化会导致吸热器效率降低、寿命减短，甚至出现损坏，引发安全事故。

对此，例如CN 108302796A中通过增设化学储能装置进行深调峰来避免吸热器局部温度过高，延长吸热器的使用寿命；又如CN 105716297B和CN 111981710A通过在吸热器外壁设置保温层来降低吸热器的热损失，减弱吸热器的温度冲击，增强吸热器对天气变化的适应能力。

然而，上述方法只能在一定程度上从外界条件缓解吸热器和换热管道的环境恶劣的问题，但无法提高吸热器及换热器自身的耐热性能和储热能力。为了提高太阳能发电系统的发电效率，会要求更高的聚光比。而增强吸热器自身的耐热性能和储热能力对提高高聚光比下吸热器的温度及维护系统的稳定安全运行具有重要的作用。

发明内容

本发明的目的在于公开一种热化学防护涂层材料及其制备方法，既能够保护吸热器减少热冲击，也能够利用自身的储热能力提高系统的工作稳定性，从而提高发电效率。

本发明提供一种热化学防护涂层材料，包括:ABO₃钙钛矿材料或者掺有锂的三元复合金属氧化物，其中，ABO₃钙钛矿材料的A位为La、Ca、Ba、Sr和K中的任意两种或两种以上的组合，和/或，所述ABO₃钙钛矿材料的B位为Mn、Fe和Co中的任意两种或三种的组合。

具体而言，本发明提供的热化学防护涂层材料是包括适用于中高温储热的ABO₃钙钛矿材料或者掺有锂的三元复合金属氧化物。通过改变ABO₃钙钛矿材料A位或者B位掺杂元素的比例和三元复合金属氧化物中各元素的摩尔比，可以调节复合金属氧化物的反应温度，从而可以根据需要灵活选择添加的比例，来获得特定的反应温度。具有热化学储热能力的热化学防护涂层材料能够提高保护内层材料减少热冲击，利用自身的储热能力提高系统的工作稳定性。作为优选，三元复合金属氧化物为锰铁锂三元复合金属氧化物、钴铜锂三元复合金属氧化物或者铜铝锂三元复合金属氧化物。

根据上述技术方案，通过改变锰、铁、锂三种元素，钴、铜、锂三种元素或者铜、铝、锂三种元素的摩尔比来改变反应温度。

作为优选，热化学防护涂层材料还包括碳化硅。

根据上述技术方案，热化学涂层材料中添加适量的碳化硅可以提高涂层的导热性，减少散热损失。