CN102639944B - 吸收管以及用于使吸气材料可逆加载和卸载的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及特别是用于太阳能热电厂中的太阳能集热器(10)、具有集热器镜(12)的吸收管，包括：用于贯穿导引和加热载热介质的金属管(22)、用于构造能抽真空的环形室(26)的环绕金属管(22)的套管(24)、用于密封环形室(26)的分布在套管(24)与金属管之间的壁装置(32)和用于结合处于环形室(26)内的自由氢的吸气材料(38)，其中，吸收管(18)包括用于改变吸气材料(38)和壁装置(32)的温度的温度改变设备(42)。

Description

吸收管以及用于使吸气材料可逆加载和卸载的方法
技术领域
本发明涉及特别是用于太阳能热电厂中的太阳能集热器的吸收管，包括：用于贯穿导引和加热载热介质的金属管、用于构造能抽真空的环形室的环绕金属管的套管、用于密封环形室的分布在套管与金属管之间的壁装置和用于结合处于环形室内的自由氢的吸气材料。本发明此外涉及用于使吸气材料可逆加载和卸载自由氢的方法。本发明此外涉及用于从吸收管的环形室排出自由氢的设备以及相应的方法。
背景技术
太阳能集热器例如可以装备也称为集热器镜的抛物面镜并在所谓的抛物面槽-电厂中使用。在公知的抛物面槽-电厂中，作为载热介质使用了热油，利用由抛物面镜反射和聚焦到吸收管上的太阳射线可以将热油加热到约400℃。吸收管在此一般由具有吸收射束的层的金属管和环绕金属管的典型地由玻璃制成的套管组成。被加热的载热介质通过金属管来贯穿导引并例如输送给用于产生水蒸汽的设备，利用水蒸汽在热力过程中将热能转换成电能。金属管和套管平行分布并彼此同心。金属管与套管之间形成环形室，该环形室轴向地通过通常由金属制成的壁装置密封。单个的吸收管最长4米并焊接成具有总长度达200米的太阳能场环线。这种类型的吸收管例如由DE 10231467B4公开。
作为载热介质所使用的热油随着不断老化释放出溶解在热油中的自由氢。变得自由的氢的数量一方面依赖于所使用的热油和由操作者对热油的保养，但另一方面也依赖于与热油产生接触的水的数量。变得自由的氢因为渗透穿过金属管贯穿地进入经抽真空的环形室内，其中，通过金属管的渗透率随着金属管的升高的工作温度同样增加。结果环形室内的压力也上升，这从0.0001mbar和0.001mbar之间的某个压力起造成通过环形室的导热的提高，这种提高又导致吸收管或者说太阳能集热器的热损耗的增加和较低的效率。
为了避免环形室内的压力上升进而延长吸收管的使用寿命，进入环形室内的氢可以通过所谓的吸气材料结合。但吸气材料的吸收能力有限。在达到能力界限后，环形室内的压力持续上升，直至它与由热油释放的在自由状态中的氢达到平衡。平衡压力根据以往的研究为几个毫巴。通过氢在环形室内的提高的导热对太阳能集热器的效率产生上述的不利后果。环形室内设有吸气材料的吸收管例如由WO 2004/063640A1有所公开。
由DE 102005057276B3公开了一种吸收管，其中在吸气材料的能力耗尽的情况下惰性气体被导入环形室。惰性气体具有很低的热导率，从而通过环形间隙的导热尽管存在自由氢仍可以被降低。
在前述的两种设备的情况下，进入环形室内的自由氢仅这种程度地被结合，即，直至吸气材料的吸收能力耗尽。依据DE 102005057276B3可以导入环形室内的惰性气体的数量同样有限，从而两种措施只能在某种界限中提高吸收管的使用寿命。
EP 0286281示出一种包括膜片的吸收管，通过膜片自由氢可以从环形室向外运输，以便将在环形室内的自由氢的浓度保持在低程度上。
发明内容
本发明的任务因此在于，提供一种吸收管，该吸收管与由现有技术中所公开的吸收管相比具有提高的使用寿命。
该任务通过开头所述类型的吸收管来解决，该吸收管具有用于改变吸气材料和壁装置的温度的温度改变设备。
温度改变设备在此理解为能够造成吸气材料和/或壁装置的温度改变、也就是不仅能提高而且能降低的每种设备。
吸气材料对自由氢的吸收能力依赖于温度。在常用的吸气材料中，吸收能力随着下降的温度而上升。依据本发明，因此通过冷却吸气材料可以提高在吸收管工作时的吸收能力。在选择适当的材料的情况下，另一方面自由氢通过壁装置的渗透率随着壁装置的升高的温度而大幅度提高，而壁装置在通常工作时主导的温度中则气密地封闭环形室。
如果吸气材料的吸收能力耗尽并且该吸收能力依据目的不能再通过冷却得到提高，那么依据本发明将吸气材料和壁装置的温度借助温度改变设备提高。吸气材料基于其现在下降的吸收能力而释放自由氢到环形室内，自由氢现在可以贯穿穿过壁装置地并从环形室出来地扩散。这种扩散过程通过如下方式得到支持，即，在环形室内的压力随着自由氢的上升的浓度而上升。
一旦由吸气材料释放的氢从环形室排完，将温度又降到原始值，即降到工作温度，从而通过壁装置的渗透率重新下降并且吸气材料对氢的吸收能力上升。现在又可以将新的由载热介质释放的并且进入环形室内的自由氢由吸气材料结合，直至吸收能力耗尽。然后重新执行上述的温度改变。这种过程可以任意地经常地被重复，从而可以明显提高吸收管的使用寿命，这样可以使太阳能热电厂的运行明显更加高效。
吸气材料通常被压缩成呈柱体形的份儿(片剂)。在吸气材料加载氢的情况下形成氢化物，这些氢化物导致体积改变进而导致颗粒形成。依据本发明，温度改变和吸气材料的卸载可以在达到临界的加载率之前就已经进行，以预防吸气材料的颗粒形成。颗粒形成之所以不利，是因为至少不能被阻挡住的较小颗粒会自由地在环形室内运动并导致那里局部的温度升高(热点，hot spots)或作为尘埃层使传输变差，这样对吸收管的使用寿命和效率产生不利影响。
在吸气材料布置在环形室内的本发明的优选设计方案中，温度改变设备布置在环形室的外面并与吸气材料相对地布置。利用温度改变设备在环形室外面的布置，该温度改变设备能良好地触及，从而可以将其简单安装和维修，而无需涉及环形室内部。吸气材料与温度改变设备相对布置在环形室内，保证了所进行的温度改变也实际作用到吸气材料上。
本发明的有利的设计方案的特征在于用于从环形室排出自由氢的、对于自由氢而言可以贯穿渗透的膜片。该膜片对另外的气体类型而言是不能渗透的。该膜片优选由钯、铌或纯铁或者说由含有所提到的材料的合金组成。该膜片可以附加地通过涂层防腐蚀。该膜片可以插入壁装置内并这样地设计，即，氢的渗透率的温度依赖性优化到在吸收管工作中主导的温度上去。钯膜片在200℃以下钝化。通过加热可以将膜片活化。在到目前公开的解决方案中，膜片整合到玻璃套管中或玻璃与金属波纹管之间的过渡区域中(参见EP286281或者说US4892142)。在此，膜片应该用于在小压差(环形间隙内＜0.0001mbar，大气中0.00005mbar)的情况下氢从环形间隙连续渗透到大气中。这些解决方案具有的缺点是，没有限制膜片的温度。由此一方面钝化可能在低于膜片的临界温度界限的情况下进行，由此内部压力上升。另一方面，通过直接照射可以出现过强的加热，该过强的加热导致玻璃内或者说过渡区域内的高应力并造成套管的断裂。这种实施方式的高断裂率从加利福尼亚的电厂Kramer Junction的运行中也已公知。如果选择具有非常强的温度依赖性的渗透率的膜片，那么膜片温度略有上升就足以使自由氢从环形室排出，而无需气体从外部渗入环形室内。用于加热的能源消耗因此可以被保持在低程度上。
优选地，温度改变设备改变膜片的温度。在此前所描述的实施例中，膜片的温度通过壁装置的温度的改变而被改变，在那里也就是膜片温度的间接改变通过导热从壁装置到膜片中地发生。在该实施例中，将膜片的温度直接改变，这样在能源上是有利的。将吸气材料的温度间接通过膜片改变。也就是由温度改变设备的温度改变通过膜片到吸气材料去地发生。
在壁装置包括过渡件和外圈的优选实施例中，膜片布置在过渡件和/或外圈的里面或上面。过渡件和外圈是已公知的膨胀补偿设备的常用组成部分，利用它们补偿套管和金属管的不同膨胀并在吸收管工作时气密地封闭环形室。不一定非得将整个外圈或整个过渡件加工为膜片，确切地说，为此一个确定区段足够，由此可以降低制造成本。此外可以使用市场上常见的仅必须设有膜片的膨胀补偿设备，从而加工技术上的更多消耗很少。
在吸收管具有用于补偿套管和金属管的不同膨胀的波纹管的本发明的其它优选设计方案中，膜片布置在波纹管的里面或上面。由此也可以达到成本低廉地实现发明的原理。
优选地膜片由铁、钯或铌制成。这三种元素的特征在于其氢渗透率的适用于在吸收管工作时主导的条件的温度依赖性。
有利地，波纹管和/或壁装置包括用于提高对于自由氢而言的渗透性的经掺杂的区域。在这里，例如可以将钯原子置入波纹管或壁装置的基本材料内。掺杂方法目前可以被成本低廉地执行，例如借助从气相中扩散、升华(Sublimation)或借助高能量的粒子炮在真空条件下的轰击。在掺杂的情况下，仅将非常少的外来原子数量置入基本材料内，但这样足够强地影响渗透率。所使用的钯或铌的数量因此可以保持在非常低的程度上并实现成本节省，该成本节省超过附加的掺杂方法的成本。
在本发明的进一步改进中，吸气材料填充到附着在外圈和/或过渡件上的容器内。吸气材料通常压缩成片剂。随着吸气材料的增加的以自由氢的加载，形成了破坏呈柱体形块的氢化物，从而这些呈柱体形块分裂成许多小颗粒。虽然也有自由氢继续积聚到吸气材料上并不改变吸气材料的吸收能力。但小颗粒无控制地分布在环形室内，在那里它们被经反射的太阳射线加热并在环形室内形成热点，这样明显地负面作用到吸收管的热收益和使用寿命。利用容器，吸气材料可以持久固定在一个位置，从而不出现上述缺点。特别是吸气材料也能够以粉末的形式使用。此外，容器在安装之前就已经在环形室的外面填充吸气材料，从而仅必须将填充好的容器插入环形室内，因此简化了吸收管的加工。容器同样可以在吸收管组装之前与外圈或过渡件如通过定位点焊或钎焊连接。
优选地，容器具有用于提高吸气材料对于环形室内的自由氢而言的能触及性的孔。这些孔可以是激光打出的微型孔，穿过这些微型孔，氢可以简单地、但不贯穿地达到吸气材料。按照这种方式，氢可以良好地积聚在吸气材料上以及又从该吸气材料清除，而特别是以粉末形式的吸气材料不会无控制地分布在环形室内。
在有利的设计方案中，容器构造为织物包套装置。该织物包套装置是柔性的并可以无需其他附着设备地装入环形室内。在这种情况下有利的是，它在经延伸的状态下填充吸气材料，但可以在弯曲状态下安装在环形室内。为此该织物包套装置在其两个端部上具有可以封闭的连接设备，利用该连接设备可以将织物包套装置例如绕波纹管放置，在那里织物包套装置通过摩擦来固定。不一定非得遵守确定的装入位置，确切地说，该织物包套装置可以布置在环形室内的任意位置上。
优选地，外圈具有伸入吸气材料内的凸起部并且温度改变设备布置在凸起部的区域内。按照这种方式，扩大了可以用于热传递的面积，从而可以使吸气材料的温度改变更加有效地构成。
在本发明的优选的改进方案中，外圈在凸起部的区域内具有温度改变设备分布在里面的凹座。这种设计方案使热源或冷却源非常靠近吸气材料成为可能，从而可以进一步优化热传递。
将依据本发明的吸收管通过如下方式改进，即，外圈具有指到吸气材料中的、通过膜片封闭的开口。该膜片在此可以布置在开口本身内或构造为封闭开口的帽。在这种改进中，膜片可以已经根据开口的尺寸进行适配，从而仅必须将膜片推到开口上或插入开口内，这从加工技术的角度是有利的。
在本发明的优选的设计方案中，外圈和/或过渡件具有至少部分围着吸气材料的区段。按照这种方式，扩大了可以用于热传递的面积，从而可以使吸气材料的温度改变更加有效地构成。该区段从环形室向外观察可以拱起，从而扩大了可以用于从或到吸收管的周围的热传递的面积。
优选地，膜片布置在该区段内。由此由吸气材料放出的自由氢的运输可以有效地从环形室排出。
优选地，温度改变设备邻接到该区段上。由此由温度改变设备产生的温度改变可以在由区段为热传递扩大了的面积上被利用，从而吸气材料的温度可以按照非常有效的方式改变。
在波纹管具有一个或多个褶皱的本发明的其它设计方案中，温度改变设备至少部分分布在波纹管的褶皱内。为此所需的加工消耗很低，此外不需要值得一提的附加的附着措施。因为波纹管至少部分邻接环形室，所以在这里吸气材料的温度的有效改变是可能的。
优选地，温度改变设备实施为加热设备。虽然在这种设计方案中不能冷却膜片或壁装置，但吸气材料的依据本发明的加载过程和卸载过程可以采用技术上简单的和市场上常见的器具有效地执行。
优选地，加热设备包括加热丝。加热丝的优点是，它可以被灵活地敷设并与吸收管上的几何形状的比例关系相适配。特别是该加热丝可以良好地敷设在外圈的凹座内。
在依据本发明的吸收管的受偏爱的设计方案中，加热设备包括用于感应式加热吸气材料的电线圈和金属盘。因为环形室气密地密封和抽真空，所以不能或只能在不成比例的高消耗下，将线路和加热丝从外面引导到环形室内而不危及密封性。利用电线圈可以无接触的感应方式加热金属盘，与金属盘是处于环形室的里面还是外面无关。在相应地布置金属盘的情况下，可以直接加热吸气材料，从而现在膜片被间接加热。在这种情况下，也就是由温度改变设备的温度改变通过吸气材料到膜片去地发生。
优选地，温度改变设备包括热管和/或光伏模块。在这种实施方式中，一方面热量可以通过较长的距离输送。这样这些温度改变设备使得热量在任意部位上产生并引导到需要热量的部位上去成为可能。另一方面，这些温度改变设备也可以从必须被冷却的部位排出热量。这一点具有结构上的优点，因为温度改变设备不必直接布置在吸收管上，由此可以回避由缺少结构空间产生的问题。利用光伏模块此外可以按照有利的和保护环境的方式提供热量。
在吸收管的特别优选的设计方案中，温度改变设备包括冷却设备。在这种情况下的优点是，可以主动地将热量从吸收管排出并调整吸气材料的温度。
本发明的其它观点涉及用于使吸气材料可逆加载和卸载在吸收管内的自由氢的方法，包括以下步骤：
-在第一温度的情况下使吸气材料加载；
-借助温度改变设备将吸气材料的温度改变到第二温度；
-在第二温度的情况下使吸气材料卸载；以及
-借助温度改变设备将吸气材料的温度改变到第一温度。
这种方法可以任意经常地使用，从而吸气材料可以被重复地进而比由现有技术中所公开的如下吸收管的情况明显更加有效地得到利用，在该吸收管的情况下吸气材料仅一次性被加载直至耗尽对自由氢的吸收能力。吸收管的使用寿命可以利用依据本发明的方法被明显延长，因此可以使太阳能热电厂更加有效地运行。
在常用的吸气材料中，对于自由氢的吸收能力随着上升的温度而下降。卸载因此通过提高吸气材料的温度而引起。因此通常第二温度高于第一温度。第一温度在此大多是吸收管的在吸气材料装入位置上主导的工作温度。但第一温度在此通过温度改变设备可以被带到吸收管的工作温度以下，从而进一步提高吸气材料的吸收能力。
本发明的其它观点涉及用于改变在吸收管的环形室内的吸气材料的温度的方法，包括以下步骤：
-借助温度改变设备改变膜片或壁装置的温度；以及
-借助膜片改变吸气材料的温度。
在这种情况下，吸气材料温度的改变沿从温度改变设备通过膜片和/或壁装置向吸气材料的路径进行。吸气材料因此在膜片和/或壁装置的中间联接下被间接加热。
其它观点涉及用于改变吸收管的膜片和/或壁装置的温度的方法，包括以下步骤：
-借助温度改变设备改变吸气材料的温度；以及
-借助吸气材料改变膜片和/或壁装置的温度。
在这种情况下，膜片和/或壁装置的温度的改变沿从温度改变设备通过吸气材料向膜片和/或壁装置的路径进行。吸气材料因此间接地在膜片和/或壁装置的中间联接下被加热。
本发明的其它观点涉及用于从吸收管的环形室排出自由氢的设备，包括：
-按前述实施方式之一的吸收管；
-用于获知套管温度值的温度测量单元；以及
-用于将套管的经获知的温度值与可选择的临界温度值进行比较的比较单元。
利用该设备可以使吸气材料的加载和卸载自动进行。吸收管由此总在最佳的范围内运行并且无需监测加载和卸载的维护人员。
其它的观点涉及用于从吸收管的环形室排出自由氢的方法，包括以下步骤：
-借助温度测量单元获知套管的温度值；
-借助比较单元将所获知的温度值与可选择的临界温度值进行比较；以及
-利用温度改变设备这样改变吸气材料和壁装置和/或膜片的温度，即，使结合在吸气材料上的氢被释放并从环形室排出。
依据本发明的方法优选以所提供的顺序被执行，但也可以设想其他顺序。这种方法的优点与对依据本发明用于从吸收管的环形室排出自由氢的相应设备所讨论的优点一致。
附图说明
现参照附图借助优选的实施例对本发明进行细节描述。其中：
图1示出太阳能集热器的示意图；
图2示出依据本发明的吸收管的第一实施例的半剖面图；
图3示出依据本发明的吸收管的第二实施例的半剖面图；
图4示出依据本发明的吸收管的第三实施例的半剖面图；
图5示出依据本发明的吸收管的第四实施例的半剖面图；
图6示出依据本发明的吸收管的第五实施例的半剖面图；
图7示出依据本发明的吸收管的第六实施例的半剖面图；
图8示出依据本发明的吸收管的第七实施例的半剖面图；
图9示出依据本发明的吸收管的第八实施例的半剖面图；以及
图10示出用于使吸气材料可逆加载和卸载自由氢的方法的图形化示图。
具体实施方式
图1示出公知类型的太阳能集热器10。该太阳能集热器10包括集热器镜12，其反射太阳辐射14并将经反射的太阳辐射16对准吸收管18。集热器镜12呈槽形构成，从而它造成经反射的太阳射束沿焦线的聚焦，吸收管18的纵轴线20通过该焦线分布。吸收管18具有金属管22和套管24。金属管22利用吸收射束的层涂层并由载热介质通流。套管24环绕金属管22，从而在金属管22与套管24之间形成环形室26。套管24典型地由玻璃制成。基于集热器镜12的呈槽形的设计方案，吸收管18可以被分成面朝集热器镜12的半部分28和背离集热器镜的半部分30。
载热介质的流动方向通过箭头P表示。在金属管22的通流的情况下，载热介质通过经反射的太阳射束16加热。可以达到的温度约为400℃。经加热的载热介质被输送给这里未详细示出的过程，在该过程中获取电能。吸收管18的背离集热器镜12的半部分30通过混合对流，也就是通过自然的对流和例如通过风强制的对流来冷却，这样造成热损失并因此使载热介质的加热过程变差。因此人们努力尽可能减少金属管22向外的导热，这一点借助利用套管24形成的环形室26进行。该环形室抽真空，由此减少通过环形室26的导热进而热损失受限制。
图2中以半剖面图示出依据本发明的吸收管18的第一实施例。吸收管18包括壁装置32，该壁装置在所示的实施例中由过渡件34和外圈36组成，其中，过渡件34与套管24连接。该壁装置32在吸收管的纵轴线20的轴向方向上气密地封闭环形室26。
填充有吸气材料38的容器40如通过定位点焊、钎焊或粘接附着在外圈36上。同样地可以实现在过渡件34上的附着。在环形室26的外面与容器40相邻地安置有温度改变设备42，该温度改变设备这样地布置，即，它可以改变壁装置32的温度，在所示的例子中可以改变外圈36的温度。温度改变设备42为此包括加热设备48和冷却设备49。因为容器40附着在外圈36上，所以外圈36的特别是通过导热的温度改变也造成吸气材料38的温度改变。
吸收管18此外包括与金属管22连接的联接元件44和波纹管46，该波纹管补偿在吸收管18工作时在套管24与金属管22的膨胀上的差别。在这种实施方式中，外圈36贴靠在联接元件44上，但可以在该联接元件上轴向移动。
图3中示出依据本发明的吸收管18的第二实施例。温度改变设备42实施为加热设备48，该加热设备包括也敷设在波纹管46的褶皱52内的加热丝50。在这里外圈36没有贴靠在联接元件44上，从而波纹管46在背离环形室26的侧面上可以触及。吸气材料38处于里面的容器40实施为织物包套装置54，该织物包套装置在环形室26内放置到波纹管46上。在过渡件34内布置有膜片56，通过该膜片自由氢可以在膜片56的温度改变的情况下贯穿地扩散。加热丝50通过波纹管46首先加热吸气材料38，该吸气材料再加热膜片56，从而膜片56间接被加热。
图4中示出吸收管18的第三实施例。在这里吸气材料38又处于容器40内，该容器具有一定数量的孔58，这些孔这样确定尺寸，即，自由氢可以良好地贯穿穿过，但吸气材料38还是保留在容器40内。无论是过渡件34还是外圈36均具有膜片56。温度改变设备42在这种情况下实施为热管或光伏模块59。这些温度改变设备用于跨过较长的距离输送热量。因此这些温度改变设备使得在任意部位上产生热量并引导到需要该热量的地方去成为可能。与此不同的是，这些温度改变设备也可以从必须被冷却的部位排出热量。在当前的情况下，在热管59的端部57上产生热量并直接靠近外圈36的膜片56输出。由此该膜片首先被加热，从而吸气材料38在这里间接被加热。这一点依据意义也适用于降低温度。光伏模块59此外使热量的非常有利的和保护环境的产生成为可能。
在图5中所示的第四实施例中，外圈36具有伸入吸气材料38内的凸起部60和凹座62，该凹座直接处于凸起部60的附近。在该凹座62内分布有加热设备48的加热丝50，从而吸气材料38的温度可以被非常有效地提升。外圈36此外具有经掺杂的区域64，该经掺杂的区域同样直接处于凸起部60的附近并包含凸起部60。
图6中示出依据本发明的吸收管18的第五实施例。在该实施例中外圈36具有开口66，该开口伸入吸气材料38内并由膜片56封闭。在所示的实施例中，膜片56实施为封闭开口66的帽68。温度改变设备42直接布置在开口66的附近，从而该温度改变设备可以改变膜片56和吸气材料38的温度。
在吸收管18的图7中所示的第六实施例中，温度改变设备42包括电线圈70和金属盘72。该金属盘72和电线圈70这样地装置，即，金属盘72可以由电线圈70感应式地加热。金属盘72在此布置在吸气材料38内，从而吸气材料38可以被直接加热。膜片56在该实施例中布置在波纹管46内并经由吸气材料38间接被加热。
图8中示意示出用于从吸收管18的环形室26中排出自由氢的设备74。该设备包括依据在图2中所示的第六实施例的吸收管18，其中，也可以使用其他所有实施例。温度改变设备42与比较单元76连接，该比较单元再联接在温度测量单元78上。该连接在此通过电缆80实现，其中，同样可以设想无线连接。作为比较单元76可以使用计算机或微机，温度测量单元78可以构造为热成像摄像机或温度传感器。
温度测量单元78获知套管24的温度值并将所获知的值传送到比较单元76，该比较单元将该温度值与可选择的并可以输入比较单元76内的临界温度值进行比较。如果所获知的套管24的温度值超过临界的温度值，那么这是针对在吸收管18的环形室26内的自由氢的富集和针对吸气材料38对自由氢的吸收能力耗尽的一个标志。在这种情况下，比较单元76促使温度改变设备42降低吸气材料38的温度，以便因此提高其吸收能力。备选地，比较单元76可以造成吸气材料38和壁装置32的温度提高，由此结合的氢由吸气材料38释放并通过膜片56从环形室26排出。
在图9中所示的实施例的情况下，外圈36具有至少部分围着吸气材料38的区段82。膜片56在所示的例子中布置在区域82内。例如实施为加热设备48的温度改变设备42同样布置在该区域82内。
图10中图形化地示出用于使吸气材料38可逆加载和卸载自由氢的方法。这里针对吸气材料38的第一温度T1和第二温度T2标注出在吸气材料38内自由氢的浓度的等温分布的提高的情况下的在环形室26内的压力p的依赖关系。第一温度T1在此低于第二温度T2。线段L在此标记出吸气材料38对自由氢的最大吸收能力。可以看出，吸气材料38的吸收能力在较低的温度T1的情况下高于在较高的温度T2的情况下(等温线与线段L的交点)。
进入环形室内的氢持续在吸气材料38上被结合，直至达到吸气材料38的最大吸收能力。这种加载在所示的实施例中在温度T1的情况下发生。在达到或如图所示即将达到在第一温度T1情况下的最大吸收能力时，通过激活温度改变设备42将吸气材料38的温度从第一温度T1提高到第二温度T2。在达到最大吸收能力之前的温度提高防止了吸气材料的颗粒形成。在第二温度T2的情况下，吸气材料38具有较低的吸收能力，从而释放了大量已结合的自由氢，直至达到在第二温度T2情况下的吸气材料38的最大吸收能力。在该点(等温线T2与L的交点)上，吸气材料38的温度被下降到第一温度T1上，在该第一温度的情况下吸收能力较高，从而吸气材料38可以吸收其他的自由氢。
吸气材料38的温度的改变伴随着壁装置32和/或膜片56和/或波纹管46的温度改变。因为壁装置32通常至少部分由金属，特别是由含铁的材料制造，所以该壁装置具有依赖于温度的随着升高的温度提高的渗透性。相同内容也适用于波纹管46，只要它由金属材料制造，以及适用于膜片56和壁装置32或波纹管46的经掺杂的区域64。
借助多个优选的实施例对本发明进行了细节描述。对于本领域技术人员来说，从说明书中以接近的方式产生的修改或变型并未偏离基于本发明的思路并包括在由下面的权利要求限定的保护范围内。
附图标记列表
10        太阳能集热器
12        集热器镜
14        太阳能辐射
16        经反射的太阳能辐射
18        吸收管
20        纵轴线
22        金属管
24        套管
26        环形室
28        吸收管的面朝集热器镜的半部分
30        吸收管的背离集热器镜的半部分
32        壁装置
34        过渡件
36        外圈
38        吸气材料
40        容器
42        温度改变设备
44        联接元件
46        波纹管
48        加热设备
49        冷却设备
50        加热丝
52        褶皱
54        织物包套装置
56        膜片
57        端部
58        孔
59        热管，光伏模块
60        凸起部
62        凹座
64        经掺杂的区域
66        外圈的开口
68        帽
70        电线圈
72        金属盘
74        设备
76        比较单元
78        温度测量单元
80        电缆
82        区段
L         线段
T1        第一温度
T2        第二温度

Claims (26)

1.特别是用于太阳能热电厂中的太阳能集热器（10）的吸收管，包括：
-用于贯穿导引和加热载热介质的金属管（22）；
-用于构造能抽真空的环形室（26）的环绕所述金属管（22）的套管（24）；
-用于密封所述环形室（26）的分布在所述套管（24）与所述金属管之间的壁装置（32）；以及
-用于结合处于所述环形室（26）内的自由氢的吸气材料（38），
其特征在于用于改变所述吸气材料（38）和所述壁装置（32）的温度的温度改变设备（42）和用于从所述环形室（26）排出自由氢的、对于自由氢而言能渗透的膜片（56），其中，所述温度改变设备（42）改变所述膜片（56）的温度。
2.按权利要求1所述的吸收管，其中，所述吸气材料（38）布置在所述环形室（26）内，其特征在于，所述温度改变设备（42）布置在所述环形室（26）的外面并与所述吸气材料（38）相对地布置。
3.按权利要求1或2所述的吸收管，其中，壁装置（32）包括过渡件（34）和外圈（36），其特征在于，所述膜片（56）布置在所述过渡件（34）和/或所述外圈（36）的里面或上面。
4.按权利要求1或2所述的吸收管，其中，所述吸收管（18）具有用于补偿所述套管（24）和所述金属管（22）的不同膨胀的波纹管（46），其特征在于，所述膜片（56）布置在所述波纹管（46）的里面或上面。
5.按权利要求1或2所述的吸收管，其特征在于，所述膜片（56）含有铁、钯或铌。
6.按权利要求4所述的吸收管，其特征在于，所述波纹管（46）和/或所述壁装置（32）包括用于提高针对自由氢的渗透性的经掺杂的区域（64）。
7.按权利要求3所述的吸收管，其特征在于，所述吸气材料（38）填充在附着在所述外圈（36）和/或所述过渡件（34）上的容器（40）内。
8.按权利要求7所述的吸收管，其特征在于，所述容器（40）具有用于提高所述吸气材料（38）对于所述环形室（26）内的自由氢而言的能触及性的孔（58）。
9.按权利要求7所述的吸收管，其特征在于，所述容器（40）构造作织物包套装置（54）。
10.按权利要求3所述的吸收管，其特征在于，所述外圈（36）具有伸入所述吸气材料（38）内的凸起部（60）并且所述温度改变设备（42）布置在所述凸起部（60）的区域内。
11.按权利要求10所述的吸收管，其特征在于，所述外圈（36）在所述凸起部（60）的区域内具有所述温度改变设备（42）分布在里面的凹座（62）。
12.按权利要求3所述的吸收管，其特征在于，所述外圈（36）具有指到所述吸气材料（38）中、通过所述膜片（56）封闭的开口（66）。
13.按权利要求3所述的吸收管，其特征在于，所述外圈（36）和/或所述过渡件（34）具有至少部分围着所述吸气材料（38）的区段（82）。
14.按权利要求13所述的吸收管，其特征在于，所述膜片（56）布置在所述区段（82）内。
15.按权利要求13所述的吸收管，其特征在于，所述温度改变设备（42）邻接所述区段（82）。
16.按权利要求4所述的吸收管，其中，所述波纹管（46）具有一个或多个褶皱（52），其特征在于，所述温度改变设备（42）至少部分分布在所述波纹管（46）的所述褶皱（52）内。
17.按权利要求1或2所述的吸收管，其特征在于，所述温度改变设备（42）构造为加热设备（48）。
18.按权利要求17所述的吸收管，其特征在于，所述加热设备（48）包括加热丝（50）。
19.按权利要求18所述的吸收管，其特征在于，所述加热设备（48）包括用于感应式加热所述吸气材料（38）的电线圈（70）和金属盘（72）。
20.按权利要求1或2所述的吸收管，其特征在于，所述温度改变设备（42）包括热管（59）和/或光伏模块（59）。
21.按权利要求1或2所述的吸收管，其特征在于，所述温度改变设备（42）包括冷却设备（49）。
22.用于改变在吸收管（18）的环形室（26）内的吸气材料（38）的温度的方法，包括以下步骤：
-借助温度改变设备（42）改变膜片（56）和/或壁装置（32）的温度；以及
-借助所述膜片（56）改变所述吸气材料（38）的温度。
23.用于改变吸收管的膜片（56）的温度的方法，包括以下步骤：
-借助温度改变设备（42）改变吸气材料（38）的温度；以及
-借助吸气材料（38）改变所述膜片（56）的温度。
24.用于使吸气材料（38）可逆加载和卸载在根据按前述权利要求之一所述的吸收管内的自由氢的方法，包括以下步骤：
-在第一温度（T1）的情况下使所述吸气材料（38）加载；
-借助所述温度改变设备（42）将所述吸气材料（38）的温度改变到第二温度（T2）；
-在所述第二温度（T2）的情况下使所述吸气材料（38）卸载；以及
-借助所述温度改变设备（42）将所述吸气材料（38）的温度改变到所述第一温度（T1）。
25.用于从吸收管的环形室（26）排出自由氢的设备，包括：
-按前述权利要求之一所述的吸收管（18）；
-用于获知所述套管（24）的温度值的温度测量单元（78）；以及
-用于将所述套管（24）的所获知的温度值与能选择的临界温度值进行比较的比较单元（76）。
26.用于从吸收管的环形室（26）排出自由氢的方法，包括以下步骤：
-借助温度测量单元（78）获知套管（24）的温度值；
-借助比较单元（76）将所获知的温度值与能选择的临界温度值进行比较；以及
-利用所述温度改变设备（42）这样改变吸气材料（38）和壁装置（32）和/或膜片（56）的温度，即，使结合在所述吸气材料（38）上的氢被释放并从所述环形室（26）排出。
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