[发明专利]液体金属储热系统

权利要求书

1.一种用于从由高温源加热的气体中存储和获取热能的系统，所述系统包括：

容纳热交换器元件的腔体，其中，被加热气体穿过容纳所述热交换器元件的所述腔体，所述热交换器元件与非碱金属或金属合金热连通，所述非碱金属或金属合金在介于600℃与1400℃之间的特定温度下熔化以存储热能；以及

容纳相同或不同热交换器元件的相同或不同腔体，其中，待加热气体穿过容纳所述相同或不同热交换器元件的所述相同或不同腔体，所述相同或不同热交换器元件与相同金属或金属合金热连通，所述相同金属或金属合金至少部分地凝固，从而放出所存储的热能。

2.如权利要求1所述的系统，包括用于潜热储热系统的金属合金组分，所述金属合金组分通过改变每种成分的百分含量而在特定温度下熔化。

3.如权利要求1中所述的系统，其中，所述热交换器元件是管，所述管由高温陶瓷材料形成。

4.如权利要求1中所述的系统，其中，所述热交换器元件是管，并且所述管由具有工作温度显著高于所述金属或金属合金的熔化温度的高温金属合金形成。

5.如权利要求1中所述的系统，其中，所述热交换器元件是管，并且所述管由石墨形成。

6.如权利要求1中所述的系统，其中，所述热交换器管是管，并且所述管由包覆在金属或陶瓷中的石墨形成，以在使用氧化性气体作为热传递介质时防止氧化。

7.如权利要求1中所述的系统，其中，所述热交换器元件是管，并且所述管是具有覆层的实心石墨或实心金属。

8.如权利要求1中所述的系统，其中，所述热交换器元件是管，并且所述管是中空的且容纳沸点温度高于所述金属或金属合金的熔点的元素或化合物以将热量从所述太阳能源传送到所述金属或金属合金内。

9.如权利要求1中所述的系统，其中，所述热交换器元件是管，并且所述管是中空的且容纳沸点温度低于所述金属或金属合金的熔点的元素或化合物以将热量从所述金属或金属合金传送到待加热气体流。

10.如权利要求1中所述的系统，其中，所述热交换器元件是管，并且所述管布置为使得在所述管与所述热传递气体之间的热传递最大化。

11.如权利要求1中所述的系统，其中，所述热交换器元件是管，并且所述管是中空杆或实心杆中的一种，具有径向翅片或轴向翅片以提高热传递。

12.如权利要求1中所述的系统，其中，所述热交换器元件是管，并且所述管的截面设计为使得在所述管与所述热传递气体之间的热传递最大化。

13.如权利要求1中所述的系统，使用空气、二氧化碳、氩气、氦气或氮气作为所述热传递气体。

14.如权利要求7中所述的系统，其中，所述高温源包括太阳能接收器以加热气体以提供热量而使所述金属或金属合金熔化。

15.如权利要求1中所述的系统，包括燃气涡轮机，所述系统使用所存储的热量来操作燃气涡轮机以提供机械动力。

16.如权利要求14中所述的系统，其中，所述高温源包括带窗口的高温太阳能接收器，所述带窗口的高温太阳能接收器使用小颗粒吸收聚焦太阳光并且加热携带有所述小颗粒的气体，所述气体包括空气、二氧化碳、氦气或氮气中的至少一种。

17.如权利要求1中所述的系统，包括由两种或更多种元素形成的金属合金，所述金属合金的熔化温度由所述两种或更多种元素的百分含量的选择而确定。

18.如权利要求1中所述的系统，其中，所述金属合金包括铝和硅，具有从600℃到1400℃的熔化温度。

19.一种用于从由高温源加热的气体和向所述气体存储和获取热能的方法，所述方法包括下述步骤：

使被加热气体穿过容纳热交换器元件的腔体，所述热交换器元件与非碱金属或金属合金热连通，所述非碱金属或金属合金在600℃与1400℃之间的特定温度下熔化以存储呈所述金属或金属合金的熔解潜热形式的热能；以及

使待加热气体穿过容纳相同或不同热交换器元件的相同或不同腔体，所述相同或不同热交换器元件与相同金属或金属合金热连通，所述相同金属或金属合金至少部分凝固，从而放出以熔解潜热形式存储的热能。