太阳能热发电吸热器材料汇编
塔式太阳能热发电吸热体材料研究进展
０ 引 言
由于 化 石 能 源 有 限 ， 人 类 一 直 在 努 力 寻 求 新 的 替 代 能
源， 而 太 阳能作 为一种 取之 不尽 、 用 之不 竭 的 可再 生 能 源 ， 是
气流的分布均匀与稳定 ； （ ５ ） 高 比表面积口 ］ ， 保证材料具有大
的换 热面 积 ， 保证 与 空气 的充 分 换热 ； （ ６ ） 高热导率 ， 使 材 料 能够快 速进 行热 传导 。
塔 式 太 阳能热 发 电吸 热体材 料研 究进展 ／ 吴 建锋 等
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塔 式 太 阳 能 热 发 电 吸 热 体 材 料 研 究 进 展
吴建锋 ， 刘 孟， 徐 晓虹 ， 徐 涛， 陈 岭， 张 电
（ 武汉理工大学硅酸盐建筑 材料 国家重点实验室 ， 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ０ ） 摘要 作为塔式太 阳能 热发 电核 心的吸热体材料起 着吸热 、 换 热的 重要 作 用， 影响 着整个 热发 电 系统的稳 定
性 及 效 率 。 首 先介 绍 了塔 式 太 阳 能 热发 电 吸 热 体 材 料 的 性 能要 求 ， 其 次 综 述 了 国 内 外 吸 热 体 材 料 最 新 研 究进 展 ， 介
绍 了国 内外所采用吸热体材料 的种 类、 类型及性 能参数 。最后 ， 展望 了塔 式太阳能吸热体材料技 术未来的发展 方向。
最有 可 能替 代 化 石 能 源 的 新 能 源 。太 阳 能 塔 式 热 发 电 系 统口 因具有 聚光 比高 （ ２ ０ ０ ￣１ ０ ０ ０ ｋ Ｗ／ ｍ。 ） 、 热力循 环温 度 高 、 热损 耗小 、 系统 简单 且 效 率 高 的 特点 而 得 到世 界各 国 重视 ， 是 目前各 国都 在 大力 研 究 的太 阳 能 热 发 电技 术 。吸 热 器 作 为塔式 太 阳能热 接 收 太 阳聚光 能量 ， 以及吸 热 、 换热 的重 要 作 用 ， 影 响 着整 个 热 发 电系统 的稳 定 性及 效 率 。国外 对 吸 热 体 材 料 的研 究 已经 做
平板型太阳能集热器资料62页PPT
上层吸热板与下层板构成扁盒，被加热的水从扁盒内流过。 因盒子面积较大，为加强盒子强度与承受水的压力，上层 吸热板冲压了多条筋（焊接线）与下层板焊接。在扁盒两 端有上集管与下集管与之密封连接，用于进水与出 水。 由于盒很薄，整个盒都得到太阳辐射，热量直接透
过板壁传给水，效率较高，下图是扁盒式平板集热器的水 流走向图。
一般而言，要单纯达到高的太阳吸收比并不十分困难，
难的是要在保持高的太阳吸收比的同时又达到低的发射率。
对于选择性吸收涂层来说，随着太阳吸收比的提高，往往
发射率也随之升高;对于通常使用的黑板漆来说，其太阳
吸收比可高达0.95，但发射率也在0.90左右，所以属于非
选择性吸收涂层。
选择性吸收涂层可以用多种方法来制备，如喷涂方法、化 学方法、电化学方法、真空蒸发方法、磁控溅射方法等。 采用这些方法制备的选择性吸收涂层，绝大多数的太阳吸 收比都可达到0.90以上，但是它们可达到的发射率范围却 有明显的区别。从发射率的性能角度出发，上述各种方法 优劣的排列顺序应是：磁控溅射方法、真空蒸发方法、电 化学方法、化学方法、喷涂方法。当然，每种方法的发射 率值都有一定的范围，某种涂层的实际发射率值取决于制 备该涂层工艺优化的程度。
2.吸热板上的涂层
为了使吸热板可以最大限度地吸收太阳辐射能并将
其转换成热能，在吸热板上应覆盖有深色的涂层，这称为
太阳能吸收涂层。
吸热板的涂层材料对吸收太阳辐射能量起非常重要的
作用。因为太阳辐射的波长主要集中在0.3~2.5μm的范围
内，而吸热板的热辐射则主要集中在2~20μm的波长范围
内，要增强吸热板对太阳辐射的吸收能力，又要减小热损
一、吸热板
吸热板是平板型太阳能集热器内吸收太阳辐射能并向
太阳能光热发电的储能材料
太阳能光热发电的储能材料发布时间：2022-12-05T07:10:09.835Z 来源：《福光技术》2022年23期作者：李宝印李银筝[导读] 太阳能光热发电是一种优良的利用太阳能发电的方式，但是其严重受制于天气状况。
华能酒泉发电有限公司甘肃省酒泉市 735000摘要：太阳能光热发电是一种优良的利用太阳能发电的方式，但是其严重受制于天气状况。
为保证太阳能光热发电厂能够持续不间断地发电，需要储存多余的太阳能。
因此储能技术是太阳能光热发电中关键的一环。
现在太阳能光热发电厂中所使用的储能材料主要有显热储能材料、潜热储能材料及化学储能材料。
下午将对其进行分析。
关键词：太阳能；光热发电；储能材料1太阳能光热发电太阳能光热发电是指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。
太阳能光热发电技术，避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本。
而且，这种形式的太阳能利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势，即太阳能所烧热的传热介质可以储存在巨大的容器中，在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电。
2太阳能光热发电的储能材料2.1潜热储能材料潜热储能又称作相变储能。
潜热储能技术利用潜热储能材料在相变（即凝固、融化、凝华、升华、凝结和气化等）过程中释放与吸收的热量来实现能量的储存。
潜热储能材料分为低温相变材料（冰、石蜡等）和高温相变材料（金属、合金、高温熔化盐类及混合盐类等），潜热储能材料能量密度较高，并且在相变过程中近似恒温。
因此，潜热储能技术装置简便、设计灵活、体积小、使用方便且易于管理。
孙建强等通过差示扫描量热（DSC）分析技术测定了作为潜热储蓄材料的Al34％Mg6%Zn合金的热性能，并研究了此合金在长期的储热放热过程中对容器材料的腐蚀。
该腐蚀试验选取了碳钢（C20）与不锈钢（SS304L）作为容器材料。
1000次热循环（凝固和熔融）的腐蚀实验中，分析了上述两种材料试样失重（mg/cm2）和腐蚀速率（mg/day）的热重，以及对显微组织结构的金相研究。
光伏发电材料
光伏发电材料
光伏发电是一种利用太阳能将光能转化为电能的技术，其关键就是光伏发电材料。
光伏发电材料是指能够将光能转化为电能的材料，它们能够吸收光能，产生电荷分离，最终将光能转化为电能。
目前，主要的光伏发电材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅、有机光伏材料等。
单晶硅是最常见的光伏发电材料之一，其具有较高的光电转换效率和较长的使用寿命，但制造成本较高。
多晶硅是较为常见的光伏发电材料，其制造成本较低，但光电转换效率较单晶硅稍低。
非晶硅是一种非晶态的硅材料，具有较高的光电转换效率和较高的柔韧性，适合用于一些特殊形状的光伏设备制造。
有机光伏材料是一类利用有机化合物吸收光能产生电能的材料，具有较低的制造成本和柔韧性，但光电转换效率相对较低。
除了以上几种常见的光伏发电材料，还有一些新型的光伏发电材料在不断研究和发展中。
比如，钙钛矿材料因其高光电转换效率和较低的制造成本而备受关注。
钙钛矿材料可以通过溶液的方式制备，具有可调谐的光吸收范围和较高的电子迁移率，有望成为未来光伏发电的主流材料之一。
在光伏发电系统中，不同的光伏发电材料有不同的应用场景。
单晶硅由于其高效率和长寿命在大规模光伏发电场上得到广泛应用；多晶硅由于制造成本较低，适合用于户用光伏发电系统；非晶硅由于其柔韧性适合用于一些特殊形状的光伏设备制造；
有机光伏材料适合用于可弯曲、可卷曲的光伏器件制造。
总的来说，光伏发电材料是实现光伏发电技术的基础，不同的光伏发电材料具有不同的特点和应用场景，随着技术的不断发展，新型的光伏发电材料也在不断涌现。
而光伏发电的发展对于推动清洁能源的应用和减少环境污染具有重要意义。
SiC基太阳能热发电吸热陶瓷制备及热性能分析
李学良等：玉米棒状LiFePO4正极材料的离子热法制备及性能· 1685 ·第40卷第11期SiC基太阳能热发电吸热陶瓷制备及热性能分析吴建锋，刘孟，徐晓虹，张亚祥，劳新斌，李坤(武汉理工大学料科学与工程学院，武汉 430070)摘要：吸热材料是塔式太阳能热发电中的核心部件，其热性能起着至关重要的作用。
本工作研究了以红柱石、SiC、高岭土以及石英为原料，采用陶瓷制备工艺无压烧结制备SiC基吸热陶瓷。
测试和分析了烧结样品的抗折强度、热膨胀系数、抗热震性、热导率、耐火度、氧化增重率、物相组成以及显微结构。
结果表明：SiC基吸热陶瓷样品具有高耐火度和热导率、低热膨胀系数和氧化增重率以及良好的抗热震性和均匀的微观结构。
经1460℃烧结后，最佳配方样品的抗折强度为32.52MPa、热膨胀系数为6.32×10–6 ℃–1、30次热震无裂纹且强度增加率为11.15%、室温热导率为10.03 W/(m·K)、耐火度为1650℃、1300℃氧化3h后样品氧化增重率为2.769mg/cm2。
样品主晶相为α-SiC、莫来石和石英，存在较多连通气孔，孔径为10～20μm。
如果将吸热器材料用SiC基吸热陶瓷替代，吸热器将会表现出更好的稳定性，可望用于塔式太阳能热发电高温吸热器用吸热材料。
关键词：太阳能热发电；吸热陶瓷；碳化硅基陶瓷；无压烧成；热性能；微观结构与性能中图分类号：TM285 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2012)11–1685–08网络出版时间：2012–10–31 10:54:55 网络出版地址：/kcms/detail/11.2310.TQ.20121031.1054.201211.1685_024.htmlPreparation and Thermal Properties of SiC Based Solar Heat Absorbing CeramicWU Jianfeng，LIU Meng，XU Xiaohong，ZHANG Yaxiang，LAO Xinbin，LI Kun(School of Materials Science and Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China)Abstract: A heat-absorbing material of SiC based ceramic was prepared by a pressureless sintering method. Andalusite, SiC, Kaolin clay and quartz were used as the raw materials. The bending strength, thermal expansion coefficient, thermal shock resistance, thermal conductivity, refractoriness, growth rate of oxidation mass, phase composition and microstructure were analyzed.The results indicate that SiC based heat absorbing ceramic with the symmetrical microstructure has a higher refractoriness, a greater thermal conductivity, a lower thermal expansion coefficient, a lower growth rate of oxidation mass and a superior thermal shock resistance as well. The sample with optimized formulation with the bending strength of 32.52MPa and the thermal expansion coefficient of 6.32×10–6 ℃–1 was obtained at the sintering temperature of 1460.℃ The phase composition is α-SiC, mullite and cristobalite. It was observed that there are many connected pores with the sizes of 10–20μm in the sample. When the absorber material is replaced by SiC based ce-ramic, the absorber exhibits a better stability, indicating its potential applications in intermediate and high temperature absorber in tower type solar thermal power generation.Key words: solar thermal power plants; heat absorbing ceramic; silicon-carbide based ceramic; pressureless sintering; thermal prop-erties; microstructure and properties1 IntroductionSolar thermal power plants (STPP) with optical con-centration technologies have become popular for a clean, renewable energy resource in the medium-term in many countries due to the high concentrating rate, thermal cir-culation rate and efficiency.[1–3] The volumetric receiver is a core component in the STPP system, and a high- temperature absorbing material undertakes the function of receiving concentration light and thermal exchange. The unstable gas flow through the absorber may cause local overheating, resulting in the poor performance and local failures such as melting or cracking on the material. Therefore, the absorber material should have superior mechanical properties and oxidation resistance at a high temperature. Also, this material must have a greater specific surface area to guarantee the massive areas enough for the thermal exchange.[3–7] A knit-wire absorber that was developed by Fricker in 1985, was examined in a para-bolic 2.7m dish and produced hot air up to 842 wit℃hout收稿日期：2012–05–07。
太阳能热利用的新技术和新材料
太阳能热利用的新技术和新材料太阳能热利用技术一直是人们关注的话题，如今科技的发展也推动了这一领域的不断创新。
近年来，太阳能热利用的新技术和新材料不断涌现，为太阳能的热利用提供了更多的可能性和前景。
一、太阳能光热发电太阳能光热发电是一种能将太阳能转化为电能的技术，它利用反射、聚光和吸热等原理来实现转换。
其中，聚光镜或凸面镜等设备将太阳能聚集到集热管或塔体的接收器上，进而将热能转化为电能。
常用的集热管材料主要是钢、铝、铜等，而通过改变管材表面的涂层等方式对其热传输性能进行优化。
近年来，太阳能光热发电水平不断提高，国内也涌现出了多种高效的集热器结构，如板式集热器、球形集热器等等。
此外，高效集电器件和集热器沉积涂层等也得到了进一步的优化，其效率和经济性也日益成熟。
二、太阳能光化学利用太阳能光化学利用是指将太阳能直接转化为化学能或可再生燃料的过程。
相较于其他太阳能转化技术，光化学利用不需要使用高温、高压等能源消耗较大的设备，而且可以直接利用可再生能源，为人类实现能源转型提供可能。
当前，国内外对太阳能光化学利用研究较为集中的领域是太阳能-水模式下光电子转移和光合成反应。
其中，人工光合成是利用半导体材料的吸光催化作用和电子传递性质，将太阳光能转化为有机物质等可再生能源。
为了提高光化学过程的效率和稳定性，不断开发低成本、高效率的半导体催化剂和光催化反应器也成为研究的方向之一。
三、新型集热材料新型集热材料的开发是提高太阳能热利用效率的重要手段之一。
常见的集热材料常用对太阳光波长敏感的材料，而新型集热材料主要利用其在长波长范围的吸收能力来充分利用其热应用。
典型的新型集热材料包括无规共聚物、半导体纳米粒子、光学降解有机材料等。
其中光电材料是新兴的太阳能领域研究热点，其光吸收和光电转换能力强，极有发展前景。
近年来，利用光电材料开发太阳能光热发电和光化学利用等方面的研究也越来越多。
四、智能化控制技术智能化控制技术可以让太阳能热利用系统实现更加稳定和智能化的运行。
太阳能光热发电系统中储热材料进展
太阳能光热发电系统中储热材料进展作者简介：王辉，硕士，工程师，就职于中国能源建设集团有限公司广东省电力设计研究院。
太阳能发电技术主要有光伏发电和光热发电。
光伏发电目前能量转换率较低，单晶硅光电池能量转换率只有15%左右，且在光电池器件生产过程中存在环境污染问题[1]。
太阳能光热发电与光伏发电技术相比，具有规模大、单位装机成本低的特点。
光热发电按照集热温度的高低，可分为槽式系统、碟式系统和塔式系统三大基本类型[2-4]。
槽式系统工质温度在150~350℃范围，碟式集热器内介质温度可达700℃，塔式系统介质温度最高，介质可被加热到1100℃。
太阳能发电技术除成本相对高外，太阳能利用受到光照、气候、季节、地域等因素的影响，制约了太阳能利用的连续性和稳定性。
解决太阳能发电厂的持续可供性是实现大规模应用，提高效率和降低成本的关键所在。
有效克服光热发电技术波动性的办法是采用储热系统。
储热系统可将日光充足时的热能储存起来，在日光幅射不足或夜间无光时释放出来产生蒸汽发电；电力需求不足时将热能储存起来，在电力需求峰值时利用储存的热能发电满足需求，实现电网“削峰填谷”的作用。
储热系统和储热材料是太阳能光热发电系统的关键。
研究高效低成本和性能稳定的储热材料及系统是储热工作的重心，对太阳能热发电的发展和应用具有重要意义。
1储热系统储热系统是太阳能发电厂最重要的一个组成部分，可提高系统可靠性，持续可供性和降低成本。
储热系统按热的形式可分为三类：显热储热、相变储热和化学储热。
1．1显热储热过程主要是利用物质本身在温度的升高或者降低的过程中而进行热量的储存与释放[5-6]。
显热储热通过物质间相互直接接触进行热交换，过程相对简单可行。
在储热工业中显热储热技术相对成熟。
液体显热储热材料主要有：熔融盐、合成油、水等。
固体显热储热材料主要有：铸钢、岩石，石灰石、石英砂、陶瓷、混凝土等[7]，这些物质都可作为不同温度范围和不同应用中的显热存储介质。
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Optica Applicata, Vol. XL, No. 2, 2010High porosity materials as volumetric receivers for solar energetics
THOMAS FENDGerman Aerospace Center, Institute of Technical Thermodynamics, Solar Technology Department, Linder Hoehe, 51143 Köln, Germany; e-mail: Thomas.Fend@dlr.de
This paper gives a brief overview on the research activities of the Solar Technology Departmentof the German Aerospace Center on porous materials for solar tower technology. Firstly, a briefintroduction to solar tower technology is given. Then, the function of the central component oftower technology, the volumetric air receiver, is described in detail and examples as well asexperimental results of receiver tests are given. Results of numerical studies are presented, whichhave been carried out to characterize air flow stability in receiver systems. Approaches presentlyused to model the interior temperatures of the receiver are described. Next spin-off applicationssuch as particle filters or cooling systems are presented, which are dominated by similar physicalphenomena and which can be treated with the same experimental and numerical methods. Finally,information is given about the Jülich Solar Tower, which is the first test power station that makesuse of the solar air receiver technology.
Keywords: solar tower technology, porous materials, volumetric air receiver, concentrating solar power.1. IntroductionSolar tower technology is a promising way to generate large amounts of electricityfrom concentrated solar power in countries with high solar resources such as NorthAfrica and the Middle East, India, Australia or parts of North and South America,countries known to belong to the so-called “sun-belt” of the Earth.The concentrated radiation is generated by a large number of controlled mirrors(heliostats), each of which redirects the solar radiation onto the receiver as a commontarget on the top of a tower. Here, at the focal point the so-called “solar air receiver”is located, which absorbs the radiation and converts it into high temperature heat.Cellular high temperature resistant materials are used as receivers. As a heat transfermedium air is used, which is heated up by flowing through the open cells of the hotreceiver material and which then feeds a conventional boiler of a steam turbine.As an example, a 3MW solar tower test plant in Almería, Spain, as well as a sketchof the working principle are shown in Fig.1. A typical flow chart is shown inFig.2. This idea of the “solar air receiver” was first presented in 1985 [1]. Since then,272T. FEND
Fig.1.Solar tower technology: photograph of the CESA 1 test plant in Almería, Spain (a) and workingprinciple (b).
Fig.2.Flow chart of a steam turbine driven by solar tower technology.
abHigh porosity materials as volumetric receivers for solar energetics 273the technology has been successfully proven in a number of projects during the last25years [2–4]. A ceramic receiver with a thermal power of 3MW was successfullytested by a European consortium in 2002 and 2003 within the SOLAIR-project [5].Recently, a 1.5MWE1 test plant was erected in Jülich, Germany, which is the firstplant connected to the grid equipped with a solar air receiver [6]. A detailed descriptionof the solar air technology is provided in [7].
2. The solar air receiverThe solar air receiver is often also called volumetric air receiver, because due tothe porosity of the material the concentrated solar radiation is absorbed in part ofthe volume of the material. Its principle is illustrated in Fig.3. A simple tubularabsorber is shown for comparison. Because cold ambient air enters the material atthe front of the volumetric absorber, where it is facing the radiation, the material canbe kept relatively cool. In an ideal operation, the temperature distribution should beas shown on the lower right-hand side of Fig.3. The low temperature level at the frontminimizes thermal radiation losses.
Reaching the inner absorber volume the temperature increases and the temperaturedifference between fluid and solid vanishes. Usually, this is already the case aftera couple of cell diameters, for example, in the case of an 80ppi2 ceramic foam after1–2millimetres. In contrast to this increasing temperature distribution from the inletto the outlet of the absorber module in the case of an ideal volumetric absorberthe temperature distribution of a simple tubular absorber is disadvantageous. This isshown in the graph on the lower left-hand side of Fig.3.