CN107062631A - 用于释放抛物面槽式接收器中氢存储系统的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于释放氢储存器的方法，所述氢存储系统位于接收器管(4)的环形空间(3)中，特别是用于太阳能集热器，其中，所述环形空间(3)构造在所述接收器管(4)的位于外部的罩管(2)和位于内部的吸热管(1)之间，并且所述位于外部的罩管(2)气密地通过壁(5)与所述吸热管(1)相连接。该方法的特征在于，生成贯穿所述罩管(2)或所述壁(5)的开口(O1)，通过所述开口(O1)将所述环形空间(3)中的自由的氢气抽空，然后再次封闭开口(O1)。本发明还涉及一种用于执行该方法的设备(100)。

Description

用于释放抛物面槽式接收器中氢存储系统的方法和设备
方法领域
本发明涉及一种用于释放位于接收器管的环形空间中的氢存储系统的方法，其中，该环形空间形成在接收器管的位于外侧的罩管和位于内侧的吸热管之间，并且位于外侧的罩管通过壁以气密方式与吸热管相连接。该壁通常由金属制成并包括玻璃-金属过渡元件、膨胀补偿元件以及其他连接元件。此外，本发明还涉及一种用于释放位于接收器管的环形空间中的氢存储系统的设备额。
背景方法
太阳能集热器具有集热器反射镜(例如抛物面状的柱面镜(抛物面状槽))和接收器管，并用在太阳能发电厂中优选用于发电。接收器管布置在各个集热器反射镜的焦线中，并且通常包括：由钢制成的吸热管，其具有辐射线吸收层；和由玻璃制成的罩管，其包围吸热管并使其绝热。在已知的太阳能发电厂中使用热油作为传热介质，其通过吸热管传输，并且可以通过由集热器反射镜反射的并聚焦于吸热管上的太阳射线被加热至大约400℃的温度。存储在传热介质中的能量经由热交换器传递到蒸汽线路中，并通过涡轮机转换成电能。
在接收器管中，在吸热管与罩管之间形成环形空间。该环形空间用于将吸热管外表面上的热损失降至最小，从而提高太阳能集热器的效率。为此目的，该环形空间被抽真空，使得热量能够最大程度地仅以辐射的形式从吸热管发射出去。
在吸热管中用作传热介质的热油具有与温度有关的老化和与此相关的分解率。长时间运行的传热介质的分解会导致形成各种不同的分解产物，其中尤其也包括氢。在老化过程中所释放出的量则一方面取决于所使用的热油和太阳能发电厂的运行条件，而另一方面取决于传热介质的纯度。
通过传热介质的分解所释放出的氢气部分地通过渗透作用到达接收器的真空环形空间中。由于玻璃的氢渗透率要比钢低好几个数量级，因此氢气会积聚在环状空间中。结果，环形空间中的压力升高，并且环形空间的导热率也同样提高。这个过程会进行直至吸热管中的氢气的分压和环形空间中的氢气的分压之间达到一个平衡。在此特别不利的是，氢气具有比例如空气更高的导热率，这使得随着氢气渗透的进一步发展，环形空间中的导热率甚至要好于接收器管外部的空气的导热率。结果，降低了接收器管的效率，并因此使得整个太阳能集热器的效率降低。
为了抑制环形空间中的氢气的这种分压升高并由此使得接收器管保持较高的效率，根据现有方法已知有许多不同的方法方案。
例如，由专利文献DE 10 2009 017 741 A1已知一种接收器管，其包括一阀门机构，该阀门机构延伸穿过罩管的壁进入到环形空间中。这种阀门机构能够使得无论何时当已经累积大量的干扰物质(例如氢气)时冲洗环形空间或将环形空间抽真空。
此外，扩散到环形空间中的氢气可以通过吸气剂被束缚在一起。但是，这种材料的吸气能力是有限的，因此在达到特定于材料的最大吸气能力之后就不能再束缚更多的氢气，而环形空间中的压力也将再次上升。
例如由专利文献WO 2004/063640 A1已知一种具有布置在环形空间中的吸气材料的接收器管。在该文献所描述的装置中，在吸热管和罩管之间的吸气剂轨(Getterschienen)中将吸气材料直接布置在环形空间中。吸气剂轨在吸热管和吸气剂之间形成间隔，使得吸气剂上热负荷降低，并因此提高其吸气能力。但是除了使用吸气材料之外，并没有提供其他的方法方案用于降低环形空间中的氢气浓度，因此前述的吸气剂的缺点仍然存在。
为了减少吸气材料的问题，DE 198 21 137 A1公开一种用于太阳能热应用的接收器管，其中，在环形空间中附加地存在惰性气体，其分压高达几百毫巴。这种方法方案的优点在于：很多惰性气体的导热率均要低于空气的导热率，从而能够减小通过环形空间的导热率和与此相关的效率恶化。但是这种方案的缺点在于，在环形空间中从一开始就填充了惰性气体，因此，即使在安装太阳能集热器之后，其效率就远低于将环形空间抽真空的情况。
在替代的实施方式中(例如DE 10 2005 057 276 B3所公开的那样)，在环形空间中设有至少一个被气密地封闭并填充有至少一种惰性气体的容器，只要吸气材料被耗尽，惰性气体就从该容器被引入到环形空间中。但是这种替代的实施方式的缺点在于，太阳能收集板以及特别是接收器管必须与已填充的容器一起制成。因此不可能对其进行改造，故而客户必须在制造接收器管时就立即确定要承担额外的成本和涉及的更大工作量。此外，另一个困难在于打开容器，这只能通过更大努力来完成。
由DE 10 2011 082 772 B9已知一种用于打开容器并在环形空间中填充惰性气体的方法，其中，容器借助于激光打孔的手段被打开。激光束从外部通过罩管引导到容器并照射容器，直至在容器中形成一个开口并释放保护气体。但是，该方案的缺点同样在于不能对带有保护气体容器的接收器管进行改造，尽管惰性气体是在开始运行很长时间之后才被应用，但是客户必须承担已经在制造期间增加的成本和制造费用。
因此，目前并没有已知的方法能够令人满意地恢复已经由于环形空间中的氢气压力的升高而导致效率损失的接收器管的效率。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种方法和一种设备，其能够最有效地以及低成本地恢复接收器管的原有效率。
本发明的目的通过一种根据权利要求1的方法和一种根据权利要求16的设备来实现。从属权利要求2至15和17至22分别描述了该方法或该设备的优选的实施方式。
根据本发明，上述用于释放氢存储系统的方法提供：在第一处理步骤中，生成穿过罩管或壁的开口；在第二步骤中，通过开口将环形空间中的自由的氢抽空(abgepumpt)；并在第三步骤中再次封闭开口。
正如从现有方法中已知的，氢不仅可位于环形空间中，而且在一定环境下，也可能已经被设置在环形空间中的吸气剂通过吸附而束缚住。因此，这里和下面所述的氢存储系统不仅包括环形空间容积本身，还包括可能存在于环形空间中的吸气剂。氢存储系统的总能力包括环形空间的吸纳能力以及在环形空间中存在吸气剂的情况下吸气剂的吸纳能力。
根据本发明的方法的优点在于：已经制造完成并且甚至是已经被安装在太阳能集热器中的接收器管的环形空间在达到吸气剂的负荷极限之后在不耗费大的付出的情况下然后能够再次恢复到全功能状态，而几乎没有效率损失。此外，接收器管可以被提供一个已被抽真空的环形空间，从而从一开始使用就能够实现最大效率。如果接收器管由于氢的扩散而在效率上蒙受损失，环形空间可以按照根据本发明的方法再次恢复到其原来的功能状态。因此，例如在由于不规范的操作而导致例如运行温度升高或者传热介质被污染的情况下，能够有效地消除更高的氢渗透所带来的负面影响。
由此摒弃了填充有惰性气体的附加容器的成本和生产密集的安装。此外，现有设备的环形空间也可以在任意时间通过根据本发明的方法再次恢复到原始的功能状态。因此使得所有的接收器管的使用寿命均增加，这将带来显著的经济和环境优势。
接收器管的潜在的性能下降的临界值可以例如由环状空间中实际存在的氢气浓度推导出来，该氢气浓度可以通过合适的传感器来测量。在玻璃罩管上测得的温度也是一个很有用的指标，因为随着氢气浓度的增加，环形空间的导热率并以及因此玻璃罩管的温度在运行期间上升。而在玻璃罩管在运行中温度升高之前已经能够明显看出并且已导致热损失增大，这可以通过确定吸气剂的负载状态来判断：预防性维护意义上的释放是否必要。为此目的，吸气剂可以通过从外部安装在接收器管上的加热装置被加热至不同的温度水平，并可以测量具有相应特征性的罩管温度。根据所得到的特性曲线，可以确定吸气材料的氢存储系统负载状态。通过这种方式能够避免性能降低。
在根据本发明方法的一个优选的实施方式中，开口是借助于激光钻孔方法生成的。
激光钻孔方法的优点在于，原则上能够生成具有任何尺寸和形状的开口。为此只需根据接收器管、罩管和/或壁各自的几何形状和性质来调整激光束的功率和/或几何形状。此外，这种激光钻孔方法还使得无论是在主要由玻璃制成的罩管上，还是在主要由金属或金属合金制成的壁上，均能够同样地并且是以相同的装置来生成开口。与切削式的钻孔处理相反，激光钻孔方法能够在没有产生任何切屑的情况下生成开口，由此能够避免在环形空间中的污染。
在另一种优选的实施方式中，开口借助于激光熔接方法封闭。
这种利用激光熔接方法实现封闭的优点在于，可以在没有施加额外的封闭材料的情况下封闭开口。此外，可以根据不同的开口几何尺寸和不同的要求，例如罩管或壁的壁厚或者它们的组成材料，通过改变激光束的功率和/或几何形状，对激光束进行调整。
在另一种优选的实施方式中，开口是借助于激光束直径为dL1的激光钻孔方法生成，并且该开口在释放氢存储系统之后通过激光束直径为dL2的激光熔接方法封闭，在此，dL2大于dL1。
这种实施方式提供了如下的可能性：仅利用激光装置来生成开口并再次将其封闭。在封闭开口时，仅需通过例如光学系统来扩大激光束的直径。然后利用该激光束(其半径大于开口半径)照射开口。这导致位于开口周围的材料通过吸收被加热并最终熔融。最后，该熔融区域流入开口中并将其封闭。
在根据本发明的另一种替代的实施方式中，对开口的封闭是利用额外的封闭材料实现的。
特别是对于薄壁的罩管或壁，当通过熔融来封闭开口时可能没有足够的材料可供使用，由此将不能确保罩管或壁在封闭开口区域中的稳定性。在这种情况下，根据本发明是在开口上或之中加入额外的材料，由此不仅可以封闭开口，而且还能使罩管或壁的周围材料不受影响或影响较小。
在根据本发明的另一种实施方式中，在生成开口之前，将额外的封闭材料施加到罩管或壁的待开口的位置上。
这种开口是通过穿过所施加的封闭材料生成的。在此，该封闭材料对于开口步骤和抽空步骤没有显著的影响。这种实施方式也具有下述的优点：只有很少一部分的壁或罩管材料必须被用于封闭开口。由于能够提供足够的额外材料，因此能够避免对罩管和/或壁的稳定性的损害并且实现更安全的封闭。
在一个实施方式中有利的是，封闭材料是通过焊接、熔接或者粘结方法施加的。
通过所有这些方法，可以将封闭材料布置在罩管或壁上的固定位置，从而能够降低在开口或者抽空步骤期间发生滑动的危险。
将封闭材料固定在待开口的位置上也可以这样来实现：将封闭材料成型为盘片，并将处理室的壁在其面向接收器管的端设计成使其能够形状配合地容纳该盘片。这例如可以通过设置在壁上并突入腔室中的凸耳或突起部来实现。替代地，腔室壁可以在内部在其面向接收器管的端部处具有周向槽，所述盘形件被形状配合地容纳在该周向槽中。
优选将所述盘形件设计为多孔盘，在此，孔对应于在开口过程期间激光束的横截面。由此无需在开口过程中熔融额外的材料。
所述额外的封闭材料在对环形空间进行抽空之后被熔融，然后有至少一部分进入开口中用于封闭该开口。
封闭材料的熔融可以如上所述地通过激光束进行，激光束的直径要大于开口直径。此外，可以选择熔融温度低于罩管或者壁的熔融温度的材料作为封闭材料，由此在熔融过程中只需要非常少的能源，并且能够进一步降低罩管或壁的局部热负荷。
如果封闭材料如上所述地是多孔盘时，在进行封闭期间，围绕孔口的边缘区域将被激光的散焦光束熔融。这些材料进入到开口中并封闭开口。在此，在盘形件和壁之间形成一种熔接连接。通过这种方式，可以在无需另外进行焊接、熔接或粘结的情况下防止封闭材料的位置变化。
另外，优选使用对于氢具有高渗透性的封闭材料。
特别优选使用钯、钯合金、纯铁或铌作为封闭材料。
由此可以在封闭开口时形成选择性的氢窗口，并且可以因此简化释放处理，而无需额外的泵吸装置，因为氢可以通过选择性的氢窗口从环形空间中逸出，同时氢窗口对于其它的气体是不透过的。这样的氢窗口例如由专利文献DE102005022183B3已知。纯铁是钯的一种廉价替代物，但是其必须在保护气体下加热。
在根据本发明方法的另一优选的实施方式中，生成具有至少两个不同直径dO1和dO2的开口，在此，dO2表示罩管或壁的背向吸热管的一侧上的开口直径，dO1表示罩管或壁的面向吸热管的一侧上的开口直径，在此：dO2>dO1。
阶梯孔式的钻孔的设计提供了一种安全的封闭处理。通过熔融开口直径dO2上的封闭材料，该封闭材料不仅流到具有较小直径的开口区域中，而且还流到具有较大直径的开口区域中。这使得封闭材料能够降低在开口的内部形成可能的空腔，并由此也能够减少可能的气体渗透。
在根据本发明方法的一种优选的扩展方案中，在生成开口之前，处理室以气密方式布置在在罩管和/或壁上的待开口用于抽空氢的位置上。在该处理室处设置用于生成和封闭开口的装置。通过适当的泵吸方法，在该处理室中产生真空以及在生成开口之后通过该开口将氢气从环形空间中抽空。
吸气材料与空气中的氧气发生反应，并可能由于氧气而失效或甚至在更高温度下燃烧。在任何情况下，在与空气相互作用的过程中吸气剂对氢的吸纳能力持续减小。因此，有利地，每个单个处理步骤在尽可能完全的真空或保护气体环境下进行。处理室中的真空首先确保没有气体、特别是没有空气能够流入环形空间中。因此，使用布置有用于生成和关闭开口以及用于从环形空间中抽空氢的装置的处理室是特别有利的。由此，防止了各种处理步骤之间的真空环境的中断并避免了空气流入环状空间的风险。
由于开口直径是有限的，因此需要等待一段时间，直至氢气通过开口从环形空间离开。
该等待时间除了取决于开口直径之外，还取决于环形空间和处理室之间的压力差。当压力比和开口直径已知时，可以直接通过压力测量或时间测量进行监视抽空处理。
特别优选地，氢存储系统如前所述地包含有用于吸附和存储氢气的吸气材料。
如上所述地，使用吸气材料的优点在于对于氢具有较高的吸纳能力。
吸气剂的吸纳能力随着温度的升高而降低。这种效果被应用于根据本发明方法的一种优选的实施方式中，在这种实施方式中，氢存储系统被热释放。
通过引起氢存储系统的温度升高，氢气从氢存储系统中释放，并且环形空间中的氢气分压升高。此步骤被称为热释放。同时，环形空间的导热能力也通过该被释放的氢气而增大，这使得加热被加速，并由此使得整个过程被加速。所释放的氢气通过开口被抽空。因此，借助于对氢存储系统的这种热释放，氢气可以在比没有热释放的情况更短的时间内从环形空间中被抽空。
优选在抽空之前和/或在抽空期间对接收器管加热。
加热操作可以在开口之前、期间或之后开始。通过该加热操作，吸气剂的温度上升，并且降低了吸气剂的能力，因此使得氢气被释放。在此，氢存储系统可以例如通过安装环形或线形布置的加热元件经由接收器管的壁和/或罩管被间接地和/或以感应的方式加热。对于安装在接收器管的金属壁上的吸气剂，优选在该金属壁的与环形空间相对置的外侧上安装接触式加热装置。对于通过环形空间中的轨安装在吸热管上的氢存储系统，优选将辐射线加热器或感应加热器定位在轨上。
在另一种优选的实施方式中，通过开口进入到处理室中的氢气经由机械的和/或化学的泵吸系统被除去。在此，特别优选的是机械泵吸系统和外部吸气剂的组合，该外部吸气剂位于一个以气密方式耦合到处理室的容器中。
这样做的优点在于，能够在对环形空间进行释放过程的同时对位于环形空间外面的外部吸气剂进行加载过程。该外部吸气材料是用于从环形空间抽空氢气的泵吸装置的一部分，并且可以代替机械泵地使用，优选作为机械泵的补充使用。
优选地，该外部吸气材料在达到一定程度的负载后再被释放。
另外有利的是，在抽空过程期间周期性地对外部吸气材料进行加载和释放。
通过这种方式，可以确保以恒定的效率来实现将氢气通过开口从环形空间抽空到吸气剂容器中，并且可以避免吸气泵在饱和范围中进行工作。此外，可以在对外部吸气剂进行释放之后再次使用吸气泵对其他的接收器管进行释放。
在抽空步骤之后，开口被封闭。然后，可以将测试气体引入到处理室中。该测试气体优选为氦、氩或氙。在再次对处理室进行泵吸时，可以借助于质谱仪来确定开口是否以真空密封方式被封闭。如果有部分测试气体通过泄漏渗入到接收器的环形间隙中，则该气体会在对处理室进行抽空之后再次慢慢地从环形间隙进入其中，并且可以被检测到。在通过该泄漏测试之后，处理室被排空并再次与接收器管分离。
处理室可以被可拆卸地安装在接收器管上，并被多次再使用和用于不同的接收器管。
替代地，处理室可以不可拆卸的方式与壁和/或罩管相连接，使得在抽空步骤之后封闭开口，并且尽管空气再次进入到处理室中，但不会再次与接收器管分离。
除了方法之外，本发明还涉及一种用于对接收器管的环形空间中的氢存储系统进行释放的设备，在后面将其称为“释放设备”，在此，环形空间至少由接收器管的位于外部的罩管和位于内部的吸热管构成，并且位于外部的罩管通过壁连接到吸热管；该设备包括：处理室，其与壁或罩管一起构成空腔；用于生成通过罩管或壁的开口的装置；用于将氢气从环形空间中抽空的装置；以及用于封闭开口的装置。
本发明的优点已经在对根据本发明方法的描述中进行了说明。
在一种优选的实施方式中，处理室具有：至少一个出口，用于将处理室抽真空的装置或者用于将氢气从环形空间和处理室中抽空的装置可以连接在该出口处；以及至少一个通孔，用于与生成和封闭通过接收器管的罩管或壁的开口的装置相连接。
在根据本发明的装置的一种优选的扩展方案中，用于生成和/或封闭穿过罩管或壁的开口的装置由激光系统形成。
激光系统能够快速地并且无切屑地生成穿过罩管或壁的具有不同的直径或几何形状的开口。激光系统的详细优点已经在对根据本发明方法的描述中进行了说明。
在根据本发明的装置的一种优选的实施方式中，该设备具有用于对氢存储系统进行热释放的装置，该装置已经在对根据本发明方法的描述中进行了说明。
特别优选使用从外部设置在接收器管上的加热装置，例如环形或线形布置的加热元件的形式。
根据在某些条件下布置在环形空间中的吸气剂的定位和固定，加热装置的不同的实施方式可以是有利的。对于例如被固定在接收器管的金属壁上的吸气剂，优选在该金属壁的与环形空间相对置的外侧上安装接触式加热器。对于通过环形空间中的轨被(直接)安装在吸热管上的氢存储系统，优选在轨上安装辐射加热器，或者当存在金属轨时将感应加热器定向成指向该轨。
用于将氢气从环形空间中抽空的装置优选由机械的和/或化学的泵吸系统构成。
特别是优选地，将机械泵吸系统与以气密方式连接到处理室的吸气泵组合起来。
这种替代机械泵、优选与机械泵互补使用的吸气泵的优点已经在对根据本发明方法的描述中做了说明。
在根据本发明的设备的一种优选的扩展方案中，除了处理室之外，还配设有支撑系统，用于吸收与该支撑系统相连接的激光器、泵等的全部机械作用力，从而使得处理室在壁或者罩管上的密封只受到很少的机械应力的影响。
优选地，处理室配备有真空密封的、对于激光束透明的窗口。另外地，在激光器的光学器件和窗口之间附接有波纹软管连接件，以实现对激光束路径的完整封装。
此外，处理室可以具有保护玻璃，该保护玻璃被设置在激光窗口和接收器管的待开口位置之间，并优选被可转动地安装，并在开口过程中保护激光窗口免于气相沉积。
附图说明
根据本发明的用于对抛物面槽式接收器中的氢存储系统进行释放的方法和装置的其他特征、优点和实施方式将在下面参照附图进行说明。其中：
图1a示出了根据第一种实施方式的释放装置在形成开口之后的横截面；
图1b示出了根据第一种实施方式的释放装置的纵截面；
图2a示出了加热装置的第一种变型，用于对位于环形空间中并布置在接收器管的壁中的吸气剂进行释放；和
图2b示出了加热装置的第二种变型，用于对位于环形空间中并布置在吸热管的吸气剂轨上的吸气剂进行释放。
具体实施方式
在图1a和图1b中示出了根据本发明的释放设备100的第一种实施方式。该设备包括处理室101，该处理室被布置在接收器管4上，该接收器管位于抛物面槽70的焦点上。接收器管4具有吸热管1和罩管2，其中在吸热管1和罩管2之间形成一环形空间3。位于外侧的罩管2通过壁5与吸热管1相连接。壁5包括在图1b中示出的玻璃-金属过渡元件6和膨胀补偿元件7。
在环形空间3中，如图1a中示意性示出，在吸气剂轨10上设置有吸气剂9，该吸气剂轨被紧固在吸热管1上。在这样的实施方式中，吸气剂9通常被布置在与焦点相交的抛物面轴线P1上和吸热管1的与抛物面槽70相对置的侧面上。
处理室101借助于紧固系统20被气密地紧固在壁5的玻璃-金属过渡元件6的区域中的周向部分上。替代地，处理室可以紧固在罩管2上。紧固系统20由夹持件21和闭合件22构成，并被这样布置在处理室101上，使得在张紧夹持件21时会产生均匀的按压力。为了能够快速地、可拆卸地将处理室101附装在具有直径不同的罩管2或者壁5的不同接收器管4上，夹持件21的周向尺寸可以借助于封闭件22可变化地进行调节。替代夹持件21，还可以使用橡胶带、夹紧带或绑带(Riemen)将处理室101固定在接收器管4的适当位置上。
为了在处理室101和接收器管4之间建立气密连接，密封件附接到处理室101的相应接触面上。在本实施例中，该密封件形成为密封环102的形状。在张紧夹持件21时，密封环102和处理室101以此方式被按压在接收器管4上，使得产生气密连接。
处理室101具有出口103。通过在图中1b中被示意性地设计为连接管105的连接系统，处理室101与用于对处理室101和环形空间3抽真空和抽空的装置以及传感器110流体连通。为了实现机械脱耦目的，在连接管105和处理室101之间插入有柔性的真空密封的软管元件106。为此，连接管105具有接头，该接头在图1b中被示意性地示为凸缘120。在如图1a和图1b所示的实施例中，上述用于抽真空和抽空的装置由真空泵30和吸气泵50形成，其中，真空泵30在图1b中通过真空软管31连接到连接管105。吸气泵50包括吸气剂容器51，该吸气剂容器包括用于前述的释放过程的外部吸气剂。阀121允许在真空泵30和/或吸气泵50从连接管105脱耦时在处理室中保持真空。将连接系统描述为连接管105并不意味着是限制性的。也可以考虑其他的变型，它们允许将处理室101抽真空或者将环形空间3抽空至几个毫巴。例如，可以使用由管元件和柔性连接件形成的组合，以使处理室101与泵30、50和/或传感器件110机械地脱耦。
处理室101具有通孔104。该通孔104借助于螺纹连接件46装配有对激光透明的气密性激光窗口47。在该激光窗口47的上方布置激光系统。该激光系统40具有例如呈激光二极管或者固态激光器形式的激光源41。激光源41通过光导42与激光头43、光学系统44以及聚焦单元45相连接。另外，在处理室101中附装有保护玻璃48，该保护玻璃优选是可转动的，并且能够在生成和封闭开口O1期间保护激光窗口免于气相沉积。
连接管105紧固到支撑系统210上，该支撑系统吸收机械作用力，并与软管元件106一起减轻(entlastet)处理室101在壁5或罩管2处的密封的负担。该支撑系统210具有支撑基座211，连接管105固定到该支撑基座211，在此，支撑臂212可移动地布置在支撑基座211处。该支撑臂刚性地接合到激光头43。这样，可以将激光器引入到其生成和封闭开口O1所必需的位置上，并固定在适当位置。
在图2a和图2b中，根据位于环形空间3中的吸气剂9的位置，示意性示出了加热装置60的不同的实施方式。
如果吸气剂9如图2a所示地例如环形地布置在接收器管4的壁5上，则提供了一种在金属壁5的外侧上的接触式加热器。为此目的，在壁5处安装有加热元件61和壳体62，它们同样可以具有环形设计。壳体62和加热元件61以及壁5的围绕吸气剂9的部分被绝缘体63围绕，该绝缘体降低了热损失。
另一方面，如果吸气剂9如图1a和图2b中所示地布置在紧固于吸热管1上的吸气剂轨10上，则特别适宜的是辐射加热器和/或感应加热器。在这种情况下，加热装置60'布置在接收器管4的外侧，并对准使得能量辐射例如借助于适当的反射器导向到吸气剂9。在执行根据本发明的方法时，抛物面槽70位于维护位置–例如，关于所示出的吸气剂9的位置位于“9点钟位置”–在该位置上可以方便地接近接收器管4。由于吸气剂9如前所述地和如图1a所示地位于抛物面槽70的抛物面轴线P1上，因此在抛物面槽70的维护位置上，加热器60和处理室101在横截面上以角度错开的方式布置。
下面根据附图对用于利用释放设备100的一种实施方式对接收器管4的氢存储系统进行释放的各种处理步骤进行说明。
如图1a所示，在第一步骤中，由处理室101、真空泵30、激光系统40和吸气泵50组成的释放设备100通过紧固系统20布置在接收器管4上，并且特别是布置在其壁5或者罩管2上。在此过程中，密封环102在处理室101和壁5或者罩管2之间优选地形成唯一的接触。然后张紧固定系统20，从而将处理室101压在玻璃-金属过渡元件5上。如果固定系统20是由例如夹持件21形成，则这种张紧通过调节封闭件22来进行。
一旦将处理室101以气密方式放置在罩管2或者壁5上之后，利用真空泵30经由出口103和连接管105将处理室的内部抽真空。这将持续至处理室101的压力达到约10-3-10-2毫巴为止。通过这样的抽真空，处理室101内部的外来物质将被清除，否则这些外来物质可能会在后来对罩管2或者壁5开口的过程中对环形空间3造成污染。
在处理室101被抽真空之后，利用激光系统40生成穿过壁5或者直接穿过罩管2的开口O1。为此，在激光源41中产生的激光束通过激光头43和通孔104沿轴线L1引导到处理腔室101中和罩管2或者壁5的表面上。
在利用激光束将壁5或者罩管2穿孔之后，通过开口O1释放出的氢气将被真空泵30抽空，直至环形空间中达到所定义的压力。替代地，可以将之前用于对处理室101抽真空的机械真空泵30与处理室101分开，并激活附接到处理室101的吸气泵50来抽空氢气。为了加速该抽空步骤，利用从外侧附接到接收器管4的加热装置60对布置在环形空间3中的吸气材料9加热。该加热过程可以在抽空之前开始。
在抽空之后，开口O1被重新封闭。为此，利用光学系统44和聚焦单元45来扩展激光束，直至其在焦点处的直径大于开口O1的直径，并且不再有能够使罩管2或者壁5的材料蒸发的能量密度，而是仅仅使其熔融。为了封闭开口O1，已扩展的激光束沿着轴线L1照射在开口O1上。这结果是开口O1的边缘软化并最终熔融。熔融材料流入开口O1中并封闭该开口，结果是环形空间3和处理室101再次在空间上彼此隔开。
在最后的步骤中，松开紧固系统20，结果，释放设备100能够完全离开接收器管4。
附图标记列表
1 吸热管
2 罩管
3 环形空间
4 接收器管
5 壁
6 玻璃-金属过渡元件
7 膨胀补偿元件
9 吸气剂
10 吸气剂轨
20 紧固系统
21 夹持件
22 封闭件
30 真空泵
31 真空软管
40 激光系统
41 激光源
42 光导
43 激光头
44 光学系统
45 聚焦系统
46 螺纹连接件
47 激光窗口
48 保护玻璃
50 外部吸气泵
51 吸气剂容器
60 加热装置
61 加热元件
62 壳体
63 绝缘体
70 抛物面槽
100 释放设备
101 处理室
102 密封件
103 出口
104 通孔
105 连接管
106 柔性的软管元件
110 传感器
120 凸缘
121 阀门
210 支撑系统
211 支撑基座
212 支撑臂
O1 开口
L1 轴线
P1 抛物面轴线

Claims (22)

1.一种用于释放氢储存系统的方法，所述氢储存系统位于特别是用于太阳能集热器的接收器管(4)的环形空间(3)中，其中，所述环形空间(3)至少由所述接收器管(4)的位于外部的罩管(2)和位于内部的吸热管(1)形成，并且所述位于外部的罩管(2)通过壁(5)连接到所述吸热管(1)，其特征在于，生成穿过所述罩管(2)或所述壁(5)的开口(O1)，将所述环形空间中的自由的氢气通过所述开口(O1)抽空，并且然后再次封闭所述开口(O1)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开口(O1)通过激光钻孔方法生成。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述开口(O1)通过激光焊接方法封闭。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述开口(O1)通过激光束直径为dL1的激光钻孔方法生成，并且所述开口(O1)通过激光束直径为dL2的激光焊接方法封闭，其中：dL2>dL1。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述开口(O1)通过使用额外的封闭材料来封闭。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述额外的封闭材料在生成所述开口(O1)之前被施加在待开口的位置。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，使用具有高氢气渗透性的材料作为所述封闭材料。
8.根据权利要求5至7所述的方法，其特征在于，所述封闭材料由钯或钯合金、纯铁或铌构成。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在生成所述开口(O1)之前，将处理室(101)以气密方式布置在所述罩管(2)和/或所述壁(5)的待开口以抽空所述氢气的位置的上方。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述氢存储系统包含吸气材料。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述氢存储系统被热释放。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述接收器管在抽空之前和/或在抽空期间被加热。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，在抽空期间，从所述环形空间(3)进入到所述处理室(101)中的自由的氢气被外部吸气材料束缚住，所述外部吸气材料存在于以气密方式耦合到所述处理室(101)的容器(51)中。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述外部吸气材料在达到一定程度的负荷后被再次释放。
15.根据权利要求13或14中任一项所述的方法，其特征在于，所述外部吸气材料在抽空期间被周期性地加载和释放。
16.一种用于对氢存储系统进行释放的设备(100)，所述氢存储系统存在于特别是用于太阳能集热器的接收器管(4)的环形空间(3)中，其中，所述环形空间(3)至少由所述接收器管(4)的位于外部的罩管(2)和位于内部的吸热管(1)形成，并且所述位于外部的罩管(2)通过壁(5)连接到所述吸热管(1)，其特征在于，还包括处理室(101)、用于生成穿过所述罩管(2)或所述壁(5)的开口(O1)的装置(40)、用于从所述环形空间(3)抽空氢气的装置(30、50)以及用于封闭所述开口(O1)的装置(40)。
17.如权利要求16所述的设备(100)，其特征在于，所述处理室(101)具有至少一个用于抽真空和/或从所述处理室(101)中抽空氢气的出口(103)、和至少一个用于生成和/或封闭穿过所述罩管(2)或者所述壁(5)的开口(O1)的装置(40)的通孔(104)。
18.根据权利要求16至17中任一项所述的设备(100)，其特征在于，所述用于生成和/或封闭穿过所述罩管(2)或者所述壁(5)的开口(O1)的装置(40)由激光系统(40)构成。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的设备，其特征在于，设有用于对所述氢存储系统进行热释放的装置(60)。
20.根据权利要求19所述的设备，其特征在于，所述用于对所述氢存储系统进行热释放的装置(60)由在外侧布置在所述接收器管上的加热装置(60)构成。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的设备，其特征在于，所述用于从所述环形空间(3)中抽空氢气的装置(30、50)由机械的和/或化学的泵吸系统构成。
22.根据权利要求21所述的设备，其特征在于，所述化学的泵吸系统由吸气泵(50)构成。
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