[发明专利]一种太阳能光热转换元器件及其加工方法

说明书

本发明属于太阳能转换技术领域，尤其涉及一种太阳能光热转换元器件及其加工方法。太阳能光热转换元器件由多根透明管通过束带捆扎而成，透明管外壁沿轴向形成条纹状平行圆环，圆环由金属颗粒组成。加工方法，包括：通过超声震荡将金属颗粒分散在溶液中配置成纳米流体；将捆扎的一束透明管浸泡在纳米流体中；将浸泡过纳米流体的透明管管束放入烧结炉中，依次高温加热、保温一定时间，然后冷却到室温。本发明巧妙地利用纳米流体在受限空间蒸发，在透明管外壁面自组装纳米颗粒，形成元器件，避免了纳米颗粒在液体中团聚、沉降并影响太阳能光热转换系统效率和安全。

技术领域

本发明属于太阳能转换技术领域，尤其涉及一种太阳能光热转换元器件及其加工方法。

背景技术

随着煤、石油、天然气等化石燃料的消耗，以及全球温室效应的日趋严重，诸如太阳能等新能源的利用越来越受到重视。目前，太阳能利用从原理上主要分为光电转换和光热转换两种。光热转换可用于供暖、制冷等，实现建筑节能；另外，光热转换也可以产生蒸气，推动汽轮机、带动发电机发电。由于纳米颗粒的等离激元共振吸收原理以及高导热系数等性质，通入太阳能换热器的流体中常加入金属纳米颗粒，形成纳米流体，以强化换热效果，减小光热转换容器的表面温度，最终提高光热转换效率。但纳米流体在长时间运行中极易发生团聚和沉降，不仅恶化传热性能，还可能对系统动力设备造成堵塞，构成安全威胁。因此，需要寻求新的太阳能光热转换元器件，在固体表面实现等离激元共振吸收，避免运用纳米流体带来的缺陷。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种太阳能光热转换元器件及其加工方法。

一种太阳能光热转换元器件，由多根透明管通过束带捆扎而成，透明管外壁沿轴向形成条纹状平行圆环，圆环由金属颗粒组成。

所述透明管直径均在毫米量级，内层透明管直径比外层透明管直径小。

所述束带采用形状记忆合金。

所述金属颗粒大小为纳米量级，形状为椭球形。

所述圆环宽度及间距在100纳米量级，接近光的波长。

所述太阳能光热转换元器件工作时，插入液体中，透明管上的金属颗粒实现光的等离激元共振吸收并转化成热能，将液体加热成蒸气，提供热源或动力源。

一种太阳能光热转换元器件的加工方法，包括：

通过超声震荡将金属颗粒分散在溶液中配置成纳米流体；

将捆扎的一束透明管浸泡在纳米流体中；

将浸泡过纳米流体的透明管管束放入烧结炉中，依次高温加热、保温一定时间，然后冷却到室温。

所述溶液采用包括：酒精、正己烷在内的挥发性、无毒溶液。

所述纳米流体在烧结炉中与透明管的接触线沿透明管轴向后撤蒸发，纳米流体中的金属颗粒则沉积在透明管表面，沉积金属颗粒反过来影响接触线的运动，导致接触线的移动不连续；最终，金属颗粒在透明管的分布也不连续，而是自组装成间距相等的圆环；金属颗粒在烧结炉的高温环境中，将热扩散到透明管外壁，从而与透明管焊接在一起。

所述圆环通过控制透明管之间的间隙尺寸、纳米流体浓度及接触线后撤速率来调整圆环尺寸和间距。

本发明的有益效果：

本发明巧妙地利用纳米流体在受限空间蒸发，在透明管外壁面自组装纳米颗粒，形成元器件。该元器件制备工艺可操作性强、成本低廉，能高效、可靠、可控地实现太阳能光热转换，避免了纳米颗粒在液体中团聚、沉降并影响太阳能光热转换系统效率和安全。

改变太阳能光热转换元器件插入液体中的深度，可控制光热转化量和调节产生的蒸气量和热量。

束带采用形状记忆合金，在高温下保证弹性的同时，避免透明管被挤碎。