[发明专利]一种基于量子点光谱调制的太阳能储热系统及方法

说明书

一种基于量子点光谱调制的太阳能储热系统及方法，该系统由特殊工质及管道、工质喷雾蒸发段、熔融盐换热部和工质返回段组成；特殊工质及管道包括工质、小径管路和T形管路；工质由水和毫米颗粒混合而成，毫米颗粒由基底和基底外围包裹的量子点薄层组成，该工质具有与太阳光谱相匹配的吸收光谱；工质喷雾蒸发段包括第一太阳能聚光器、喷嘴和第二太阳能聚光器；熔融盐换热部包括熔盐罐、熔盐泵和熔盐循环管路；工质返回段包括集料斗、保温包层和加压泵。本发明利用量子点对太阳能的光谱调制作用，使工质的吸收光谱与太阳光谱相匹配，高效吸收太阳能，从而实现太阳能储热的系统及方法，该系统及方法高效、环保、无污染，具有较大的发展潜力。

技术领域

本发明涉及太阳能储能技术领域，具体涉及一种利用量子点太阳能光谱调制技术，采用特殊工质，实现对太阳光辐射能量的高效吸收并进行能量储存的系统及方法。

背景技术

环境污染和能源危机是制约我国国民经济可持续发展的突出矛盾之一，清洁可再生能源的高效利用成为当务之急。太阳能作为地球主要能量来源之一，具有不可估量的发展潜力，若能实现对太阳能的高效利用，不仅能减少环境污染，还能实现经济可持续发展。

目前利用太阳能的主要方式是先采用在太阳光谱波段吸收率较高的材料吸收太阳能升温后，再以对流、导热的方式与工质换热，然后工质参与循环，最终实现太阳能的利用。该过程历经多次能量转换，整体效率较低。由于太阳光谱和常用工质的吸收光谱不完全匹配，除了大规模的太阳能电站外，很少直接利用工质吸收太阳能。

发明内容

考虑到太阳能的传统利用方法效率低、工艺复杂等相关局限性，本发明的目的是利用量子点对太阳能的光谱调制作用，提供一种基于量子点光谱调制的太阳能储热系统及方法，该系统及方法高效、环保、无污染，且能够实现太阳能的高效储存。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于量子点光谱调制的太阳能储热系统，该系统由特殊工质及管道、工质喷雾蒸发段、熔融盐换热部和工质返回段组成；

所述特殊工质及管道包括工质1、小径管路2-1和T形管路2-2，其中工质1在小径管路2-1和T形管路2-2中流动，小径管路2-1的入口、出口分别与T形管路2-2的出口、入口相连，形成闭路循环；所述的工质1由水和毫米颗粒混合而成，毫米颗粒由基底和基底外围包裹的量子点薄层组成，该毫米颗粒与水混合后的工质1具有与太阳光谱相匹配的吸收光谱，实现对太阳辐射的高效吸收；在工质1喷雾蒸发后，毫米颗粒能够与蒸汽相互分离，还能再次与冷凝水混合；

所述的工质喷雾蒸发段包括第一太阳能聚光器3-1、喷嘴4和第二太阳能聚光器3-2，第一太阳能聚光器3-1布置在喷嘴4前小径管路2-1的侧面，小径管路2-1出口与T形管路2-2入口连接处布置喷嘴4，第二太阳能聚光器3-2布置在喷嘴4后T形管路2-2的侧面；

所述的熔融盐换热部包括熔盐罐5、熔盐泵6和熔盐循环管路7，熔盐循环管路7部分管路内置于T形管路2-2中，熔盐循环管路7入口、出口处与熔盐罐5相连，熔盐泵6布置于熔融盐循环管路7入口处；

所述的工质返回段包括集料斗8、保温包层9和加压泵10，集料斗8布置在T形管路2-2底部出口处，加压泵10布置在小径管路2-1上，保温包层9布置于集料斗8出口至加压泵10入口处。

所述的毫米颗粒中的基底采用二氧化硅、石蜡、石墨烯或含碳硅胶，毫米颗粒能够吸收短波即波长为400-800nm的太阳辐射，并将其转换为长波即波长为1100-1500nm的太阳辐射，实现太阳能光谱调制；可根据所需要的蒸汽温度调节水和毫米颗粒之间的比例。

所述的小径管路2-1和T形管路2-2均采用钢化玻璃掺杂石墨烯烧制而成，在保证强度的同时，对太阳光有高达0.9的透过率，折射率低，能够全反射其内部工质1所发出的辐射。

所述的喷嘴4采用雾化喷射，安装在小径管路2-1出口与T形管路2-2入口连接处，保证接触密切不泄漏。