【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于相变储能，涉及相变蓄热固体颗粒的制备方法、能量堆积存储系统及应用。
技术介绍
1、太阳能光伏板散热问题是光伏系统设计和运行中一个重要的考虑因素。光伏板在工作时会吸收太阳光能并将其转化为电能，但并不是所有的光能都能完全转化为电能，一部分能量会以热能的形式散失，导致光伏板温度升高。温度升高会对光伏板的性能和寿命产生不利影响，因此有效的散热措施至关重要。
2、航天器上的光伏板散热更是一个复杂但至关重要的问题，因为太空环境的极端条件（如真空、强烈的太阳辐射、温度波动等）对光伏板的性能和寿命有显著影响。为了确保光伏板在太空中高效运行并延长其使用寿命，航天器采用了多种散热技术和设计策略效降低光伏板的温度，提高系统的效率和可靠性。现有的航天器上的光伏板散热方式包括：1、通过在背板布置保温材料或相变层来进行温度控制。2、使用冷却液（如水或氨）循环，将光伏板产生的热量传递到散热器，然后排放到太空中。3、由多层反射膜组成，能有效阻隔热量传递，保持光伏板的适宜工作温度。
3、然而，现有的航天器上的光伏板散热方式存在以下缺点：变化的高温差工况下缺少光伏发电板的保温和维稳方案；现有保温方案简单存储释放，无法高效利用能量；吸收的热量排入太空，没有加以利用。
4、因此，需要一种稳定可靠且能够高效利用光伏板散热的方法或系统解决在外太空极端的高低温、剧烈的温度波动条件下航天器光伏设备寿命短、效率低问题。
技术实现思路
1、本专利技术解决技术问题所采取的技术方案是：一
2、混合粉末包括：相变材料、纳米洋葱碳、磁性纳米颗粒、成核剂、增稠剂；固-液相变蓄热材料中含有磁性纳米颗粒和相变材料；
3、相变蓄热固体颗粒的制备方法包括以下步骤：
4、步骤1、将固-液相变蓄热材料的熔融液滴悬浮在磁场中；
5、步骤2、将混合粉末喷射入磁场中悬浮并包覆在步骤1中的熔融液滴表面；
6、步骤3、包覆完成后冷却包覆物制成相变蓄热固体颗粒。
7、优选的，所述成核剂包括：srcl2·h2o、baco3；增稠剂包括：hec、明胶；混合粉末中包括：六水氯化钙或八水氢氧化钡；混合粉末中包括六水氯化钙时，混合粉末中纳米洋葱碳、磁性纳米颗粒、成核剂、增稠剂的质量比为：1：1：3～5：1；
8、混合粉末中包括八水氢氧化钡时，混合粉末中纳米洋葱碳、磁性纳米颗粒、成核剂、增稠剂的质量比为：1：1：1：1～3。
9、本专利技术还公开一种相变蓄热固体颗粒的能量堆积存储系统，所述能量堆积存储系统采用上述的相变蓄热固体颗粒存储能量，能量堆积存储系统包括：光伏冷却结构、气气/固分离装置、气/气分离结构、能量堆积储存结构、低温储热罐、储液罐、相变颗粒制备储存结构、混合粉末储存结构、制备前内芯液存储结构；
10、光伏冷却结构用于吸收太阳能光伏板的热量并进行精确定位热交换；
11、气气/固分离装置用于极端工况条件下将输入的气固混合物进行气固分离；气气/固分离装置是气态通过板，板上是有孔径限制，通过设计不同的孔径达到限制封装外壳通过，保证只有固-液相变蓄热颗粒的气相和气-液相变蓄热材料的气相通过。
12、气/气分离结构用于极端工况条件下将输入的气气混合物进行气气分离；气/气分离结构通过气分离膜来对气体进行阻隔，只能通过气-液相变蓄热材料的气相，不能通过固-液相变蓄热颗粒的气相。
13、能量堆积储存结构用于将输入的固-液相变蓄热液体颗粒暂存，将气态气-液相变蓄热材料、气态气-液相变蓄热材料与液态气-液相变蓄热材料的混合物、固-液相变蓄热固体颗粒输出；能量堆积储存结构还用于将输入的液态气-液相变蓄热材料与存储的固-液相变蓄热液体颗粒进行换热并相变；阳面时，固液相变和气液相变两种材料在光伏冷却结构中吸收热量，而后通过液态气-液相变蓄热材料带动固-液相变蓄热固体颗粒换热发生相变后输送到能量堆积储存结构中，为了不让转化后的固-液相变蓄热液体颗粒堵塞固体态颗粒转移通道，因此进行梯度存储，横向颗粒堆积结构同流体方向垂直半弧接触面的孔径梯度排列，捕捉不同孔径大小的固-液相变蓄热颗粒，而气-液相变蓄热材料则通过气体换热流道和颗粒堆积腔体再流出固体态颗粒转移通道，固体态颗粒转移通道保证固-液相变蓄热固体颗粒可以通过、固-液相变蓄热液体颗粒不可以通过，而气-液相变蓄热材料可以通过。气体换热流道为了分流，让一部分气态或液态的气-液相变蓄热材料快速导流（进入小管道，流速增大，压力变小）。
14、低温储热罐用于存储或释放热量以便于气态气-液相变蓄热材料或液态气-液相变蓄热材料流经低温储热罐时进行换热；
15、储液罐用于储存液态气-液相变蓄热材料；
16、相变颗粒制备储存结构用于储存固-液相变蓄热固体颗粒；
17、混合粉末储存结构用于储存混合粉末以便于进行混合粉末的循环使用；
18、制备前内芯液存储结构用于储存固-液相变蓄热材料以便于进行固-液相变蓄热材料的循环使用；
19、光伏冷却结构的管路出口经由第六阀门后连通至气气/固分离装置的管路入口，第六阀门为一进二出的三通阀门；气气/固分离装置的气体出口连通至气/气分离结构的管路入口，气气/固分离装置的固体出口连通至混合粉末储存结构的管路入口；气/气分离结构的第一管路出口通过第七阀门后分别连通至能量堆积储存结构的管路入口、低温储热罐的管路入口，第七阀门为一进二出的三通阀门，气/气分离结构的第二管路出口连通至制备前内芯液存储结构的管路入口；能量堆积储存结构的管路出口通过第五阀门后分别连通至低温储热罐的管路入口、储液罐的管路入口，第五阀门为一进二出的三通阀门；低温储热罐的管路出口连通至储液罐的管路入口；储液罐的管路出口连通至相变颗粒制备储存结构的装置进口，相变颗粒制备储存结构的装置出口串联磁吸阀门后连通至光伏冷却结构的管路进口；此外，第一次制备时有管路通过混合粉末储存结构和制备前内芯液存储结构，对内部物质进行加热至熔融态，再返回至的进口，结束此路循环；磁吸阀门为磁块阀芯对开的磁性吸附阀门，磁铁磁性吸附时磁块阀芯对开，阀芯通路打开连通磁吸阀门两侧的阀通道，以便于固-液相变蓄热固体颗粒、液态气-液相变蓄热材料和气态气-液相变蓄热材料混合物均能通过。磁铁不吸附时，磁块阀芯闭合，阀芯通路关闭，通过磁块阀芯外围的更细小通道连通磁吸阀门两侧的阀通道，此时液态气-液相变蓄热材料和气态气-液相变蓄热材料混合物能够通过，但固-液相变蓄热固体颗粒无法通过。
20、制备前内芯液存储结构的管路出口经过第一阀门后连通至永磁体的内部磁场；混合粉末本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.相变蓄热固体颗粒的制备方法，其特征在于，所述相变蓄热固体颗粒外层为混合粉末，所述相变蓄热固体颗粒的内层为固-液相变蓄热材料，所述相变蓄热固体颗粒外层包覆在所述相变蓄热固体颗粒的内层之外；
2.根据权利要求1所述的相变蓄热固体颗粒的制备方法，其特征在于，所述成核剂包括：SrCl2·H2O、BaCO3；所述增稠剂包括：HEC、明胶；所述混合粉末中还包括：六水氯化钙或八水氢氧化钡；所述混合粉末中包括六水氯化钙时，所述混合粉末中纳米洋葱碳、磁性纳米颗粒、成核剂、增稠剂的质量比为：1：1：3～5：1；
3.相变蓄热固体颗粒的能量堆积存储系统，其特征在于，所述能量堆积存储系统采用权利要求1或2中任一权利要求所述的相变蓄热固体颗粒存储能量，所述能量堆积存储系统包括：光伏冷却结构（1）、气气/固分离装置（3）、气/气分离结构（4）、能量堆积储存结构（5）、低温储热罐（6）、储液罐（7）、相变颗粒制备储存结构（8）、混合粉末储存结构（9）、制备前内芯液存储结构（10）；
4.根据权利要求3所述的相变蓄热固体颗粒的能量堆积存储系统，其特征在于，所述光伏冷却结构
5.根据权利要求3所述的相变蓄热固体颗粒的能量堆积存储系统，其特征在于，所述光伏冷却结构（1）设有多条纵横交错的光谱吸收线（101）、光谱转化导线（102），所述光谱吸收线（101）用于将太阳能产生的热量采集传输至所述光谱转化导线（102）；所述光谱转化导线（102）内设有形状记忆合金流道通道（105），所述形状记忆合金流道通道（105）内设有光存储器（103）；所述光谱转化导线（102）的换热介质进口（104）、换热介质出口干路（107）分别连通所述光伏冷却结构（1）的管路进口与管路出口。
6.根据权利要求3所述的相变蓄热固体颗粒的能量堆积存储系统，其特征在于，所述气气/固分离装置（3）设有气态通过板（301）、高压震碎腔（302），所述气态通过板（301）设置于所述气气/固分离装置（3）的内腔并将所述气气/固分离装置（3）的管路入口与气体出口分隔在所述气态通过板（301）的两侧，所述气态通过板（301）与所述气气/固分离装置（3）管路入口之间的内腔经过第三阀门（303）后连通至所述高压震碎腔（302）的入口，所述高压震碎腔（302）的出口经过第四阀门（304）后连通至所述气气/固分离装置（3）的固体出口。
7.根据权利要求3所述的相变蓄热固体颗粒的能量堆积存储系统，其特征在于，所述气/气分离结构（4）的内腔设有气分离膜（401），所述气分离膜（401）将所述气/气分离结构（4）的管路入口与所述气/气分离结构（4）的第一管路出口分隔在所述气分离膜（401）的两侧，所述气分离膜（401）与所述气/气分离结构（4）的管路入口之间的内腔连通至所述气/气分离结构（4）的第二管路出口。
8.根据权利要求3所述的相变蓄热固体颗粒的能量堆积存储系统，其特征在于，所述能量堆积储存结构（5）内设有颗粒堆积腔体（502）、气体换热流道（503）、颗粒堆积结构（504）、固体态颗粒转移通道（505），所述颗粒堆积腔体（502）与所述颗粒堆积结构（504）沿所述能量堆积储存结构（5）的能量堆积储存进口（501）至能量堆积储存出口（506）的方向层叠交替设置，所述气体换热流道（503）沿所述能量堆积储存进口（501）至所述能量堆积储存出口（506）的方向设置，所述固体态颗粒转移通道（505）设置在所述颗粒堆积腔体（502）与所述颗粒堆积结构（504）的层叠交替方向的末端，所述颗粒堆积结构（504）的入口连通至所述颗粒堆积腔体（502）与所述颗粒堆积结构（504）的层叠交替方向的末端，所述颗粒堆积结构（504）的出口连通至所述能量堆积储存结构（5）的管路出口；所述气体换热流道（503）的入口连通至所述能量堆积储存结构（5）的管路入口，所述气体换热流道（503）的出口连通至所述能量堆积储存结构（5）的管路出口。
9.根据权利要求3所述的相变蓄热固体颗粒的能量堆积存储系统，其特征在于，所述相变颗粒制备储存结构（8）内设有形状记忆合金流道（804），所述形状记忆合金流道（804）将所述装置进口（803）、所述装置出口（805）分隔在所述形状记忆合金流道（804）的两侧，所述形状记忆合金流道（804）与所述装置进口（803）之间设有内腔，所述制备颗粒进口（801）连通至相变颗粒制备储存结构（8）的内腔，所述相变颗粒制备储存结构（8）的内腔存储有颗粒材料（802）。
【技术特征摘要】
1.相变蓄热固体颗粒的制备方法，其特征在于，所述相变蓄热固体颗粒外层为混合粉末，所述相变蓄热固体颗粒的内层为固-液相变蓄热材料，所述相变蓄热固体颗粒外层包覆在所述相变蓄热固体颗粒的内层之外；
2.根据权利要求1所述的相变蓄热固体颗粒的制备方法，其特征在于，所述成核剂包括：srcl2·h2o、baco3；所述增稠剂包括：hec、明胶；所述混合粉末中还包括：六水氯化钙或八水氢氧化钡；所述混合粉末中包括六水氯化钙时，所述混合粉末中纳米洋葱碳、磁性纳米颗粒、成核剂、增稠剂的质量比为：1：1：3～5：1；
3.相变蓄热固体颗粒的能量堆积存储系统，其特征在于，所述能量堆积存储系统采用权利要求1或2中任一权利要求所述的相变蓄热固体颗粒存储能量，所述能量堆积存储系统包括：光伏冷却结构（1）、气气/固分离装置（3）、气/气分离结构（4）、能量堆积储存结构（5）、低温储热罐（6）、储液罐（7）、相变颗粒制备储存结构（8）、混合粉末储存结构（9）、制备前内芯液存储结构（10）；
4.根据权利要求3所述的相变蓄热固体颗粒的能量堆积存储系统，其特征在于，所述光伏冷却结构（1）的管路出口与所述第六阀门（201）的入口之间还串联连通有辅助动力装置（2），所述辅助动力装置（2）的出口还连通至所述气气/固分离装置（3）。
5.根据权利要求3所述的相变蓄热固体颗粒的能量堆积存储系统，其特征在于，所述光伏冷却结构（1）设有多条纵横交错的光谱吸收线（101）、光谱转化导线（102），所述光谱吸收线（101）用于将太阳能产生的热量采集传输至所述光谱转化导线（102）；所述光谱转化导线（102）内设有形状记忆合金流道通道（105），所述形状记忆合金流道通道（105）内设有光存储器（103）；所述光谱转化导线（102）的换热介质进口（104）、换热介质出口干路（107）分别连通所述光伏冷却结构（1）的管路进口与管路出口。
6.根据权利要求3所述的相变蓄热固体颗粒的能量堆积存储系统，其特征在于，所述气气/固分离装置（3）设有气态通过板（301）、高压震碎腔（302），所述气态通过板（301）设置于所述气气/固分离装置（3）的内腔并将所述气气/固分离装置（3）的管路入口与气体出口分隔在所述气态通过板（301）的两侧，所述气态通过板（301）与所述气气/固分离装置（3）管路入口之间的内腔经过第三阀门（303）后连通至所述高压震碎腔（302）的入口，所述高压震碎腔（302）的出口经过...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜锐，陈磊，田越迎，杨肖虎，王棋卉，卢溜，胡玉宝，李卫国，
申请(专利权)人：陕西中为能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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