一种新型太阳能吸收涂层的制备方法及其性能研究

应用真空离子氮化工艺对LF21(3A21)铝合金管进行氮化处理,铝管表面可生成一层成分梯度变化的、具有太阳能吸收功能的氮化铝(AlN)涂层。借助空晒和闷晒试验考察其光热转化效率。结果表明,应用真空离子氮化工艺制备的太阳能吸收涂层具有优良的太阳能吸收性能,这种集热管具有较好的光热转换性能。

非真空方法制备太阳能吸收涂层的研究进展

介绍了太阳能吸收涂层的评价方法,从提高吸收率、降低发射率、提高耐候性等角度综述了近年来使用涂料法、电镀法、氧化法、喷涂法、化学溶液法等典型非真空方法制备太阳能吸收涂层的研究成果。

溶胶凝胶燃烧法制备CoCuMnOx太阳能吸收涂层

以Co(NO_(3))2·6H_(2)O、Cu(NO_(3))2·2H_(2)O、Mn(NO_(3))2·4H_(2)O、柠檬酸和乙二醇为原料制成溶胶,热处理后得到干凝胶,在N2气氛下点燃后500℃煅烧6 h,获得钴–铜–锰氧化物(CoCuMnOx)太阳能吸收粉体。将粉体与有机硅改性聚氨酯复配后涂覆在不锈钢基板上,得到太阳能吸收涂层。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品的物相组成和表面结构进行表征,研究了反应过程中pH的变化对CoCuMnOx功能粉体光吸收性能的影响。结果表明,当柠檬酸与硝酸根物质的量比为1.5,溶液pH为10时,CoCuMnOx涂层在200~2000 nm波长范围内吸收性能最佳,平均吸收率为95.36%。

超高温陶瓷基太阳能吸收涂层研究取得系列进展

高温太阳能吸收涂层是太阳能光热发电的核心材料,同样在重质油开采、海水淡化、冬季区域性供暖以及应对雾霾等领域扮演着重要角色.高温太阳能吸收涂层应具备高的吸收率、低的发射率和良好的热稳定性能.然而,太阳能光热发电关键技术和核心材料的欠缺,严重制约了相关产业的发展.

两种太阳能选择性吸收涂层的综合评价

将全生命周期评价的基本方法和传热模型相结合,以市场上较为普遍的两种分别使用电镀法和物理气相沉积法(PVD)制作的太阳能选择性涂层为例,综合分析不同情景下使用这两种涂层的太阳能集热器的热利用效率、环境成本和综合能源价格。结果表明:物理沉积法所制涂层虽然制备成本较高,但生产过程对环境友好,同时该涂层在多种情景下的适用面相对更广,具有更好的经济性。

SiO_2/CrO_x/CrN_y/Al太阳能选择性吸收涂层盐雾腐蚀性能分析

对SiO_2/CrO_x/CrN_y/Al型太阳能光谱选择性吸收涂层的盐雾腐蚀性能进行测试。在35℃下经质量分数为1%、3%、5%的NaCl盐雾处理一系列时间后采用UV、VIS、NIR、FTIR、SEM等方法表征该涂层腐蚀后光学性能及表面形貌的变化。结果表明经不同浓度的NaCl盐雾腐蚀后涂层出现表面粗糙度增加、白色斑点、起泡等缺陷。光学性能的衰减规律为:吸收比呈指数衰减,发射比初期迅速增加,然后进入钝化期,最后进入过钝化期而再次迅速增加。

Cu(Cr)红外反射层对AlCrNO太阳能选择性吸收涂层光学性能的影响

Cu, Cr等金属具有良好的红外反射性能,但鲜见其对太阳能光谱吸收层光学性能影响的报道。采用多弧离子镀技术在AlCrNO吸收层下方分别沉积Cu, Cr红外反射层,并研究红外反射层的沉积参数对涂层性能的影响。采用扫描电子显微镜、能谱仪及X射线衍射仪分析涂层形貌、组成元素及物相结构。结果表明,与没有红外反射层的涂层相比,加入Cu红外反射层的涂层性能最好,吸收率提高了1.7%,发射率降低了31.9%。Cr作为红外反射层的涂层吸收率提高了0.6%,发射率降低了13.0%。Cu作为红外反射层的性能优于Cr。

SnO_2/CrON/Cu太阳能选择性吸收涂层循环热冲击性能研究

采用DC磁控溅射法制备SnO_2/CrON/Cu太阳能光谱选择性吸收涂层并进行中低温循环热冲击试验。对所制备涂层循环热冲击试验前后的光学性能和热稳定性进行表征。该涂层沉积态的吸收比为0.927,100℃发射比为0.048,在25℃/300℃的中低温下经264.25 h的循环热冲后涂层表面粗糙度几乎不变,未出现明显的元素扩散。吸收比仅衰减为0.912,发射比仅增加为0.076。表明该涂层适用于中低温光热利用领域。

太阳能选择性吸收涂层设计及空气高温稳定性测试

使用光学软件TFCalc设计了2种金属陶瓷太阳能选择性吸收涂层,根据反射率曲线,优选出Al–Al2O3复合涂层,并按照设计的最优涂层结构,采用磁控溅射法在铜基体上制备了Al–Al2O3复合涂层。研究了涂层在300°C/3 h热处理前后的结合强度、太阳光反射率和表面形貌。结果表明,经300°C空气高温处理3 h后,涂层临界载荷由11.62 N下降到8.75 N,太阳光谱吸收率由93%(该值与TFCalc模拟结果基本一致)下降到86%。显微分析证实涂层性能下降是由于热处理后,涂层表面不再致密平整所致。

金属陶瓷太阳能选择性吸收涂层传热研究

在太阳能热利用中,太阳能集热器的传热性能至关重要。主要综述了太阳能光谱选择性吸收涂层有效导热系数的理论预测方法、材料制备方法以及实验测量导热系数的方法。对比了多种方法,简要分析了各种方法的优缺点,强调了界面接触热阻在复合材料导热中的重要性。最后将理论、制备、实验三者结合,对未来的发展趋势做出了展望。

太阳能选择性吸收涂层的研究进展

介绍半导体吸收涂层、半导体吸收-金属反射涂层、多层渐变涂层、微不平表面、电介质-半透明金属干涉涂层和金属陶瓷涂层;重点介绍适合在高温条件下应用的微不平表面、电介质-半透明金属干涉涂层和金属陶瓷涂层;总结涂层在高温应用中存在的问题,并对相应的解决方案进行探讨。

太阳能选择性吸收涂层高温光谱吸收率的测量方法

太阳能热发电是高效利用太阳能资源的有效途径之一,对缓解能源危机和环境污染具有重要的推动作用和深远的社会意义。选择性吸收涂层是太阳能真空集热管的重要组成部分,是决定太阳能与热能转换效率的关键因素。针对高温状态下太阳能选择性吸收涂层光学性能的表征问题,提出一种适用于高温金属-陶瓷选择性吸收涂层太阳光谱吸收率的测量方法。基于双探测器的傅里叶光谱仪和具有涂层加热功能的积分球,研制了能够防止高温氧化并模拟涂层工作温度的高真空测量装置,实现0.3~2.5μm、室温-700℃太阳光谱吸收率的测量。选取磁控溅射制备的Mo-SiO_2选择性吸收涂层作为测量样品,该样品具有双吸收层的多层膜结构。对涂层样品不同温度下的太阳光谱吸收率进行了测量实验,室温测量值与理论计算值进行了对比分析,结果表明具有较好的一致性,最大偏差仅为2.9%,验证了涂层太阳光谱吸收率测量方法的可行性。高温光谱吸收率测量对涂层参数设计的优化及吸收性能的提高具有重要的指导意义及推动作用。

碳化物超高温陶瓷太阳能选择性吸收涂层的研究进展

太阳能选择性吸收涂层是将太阳辐射选择性吸收转化成热能的材料。为更大限度地利用太阳能,高温太阳能选择性吸收涂层成为提高光热转化效率的关键部件。碳化物超高温陶瓷因具有良好的光学性能和高温稳定性而成为优选材料。目前,很多研究者已通过磁控溅射法、热喷涂法、溶胶凝胶法和激光涂覆法等方法制备了多种碳化物陶瓷基太阳能选择性吸收涂层,并且做了大量的工作来优化其性能。本文综述了碳化物陶瓷基太阳能选择性吸收涂层的研究进展,介绍了太阳能光谱选择性的要求及其选择性吸收的基本原理,总结了碳化物陶瓷基太阳能选择性吸收涂层的制备方法、材料、性能及其重要影响因素,最后展望了碳化物超高温陶瓷太阳能选择性吸收涂层的发展前景。

太阳能选择性吸收涂层的研究进展与应用前景

太阳能作为清洁的可再生能源其储量极其丰富,光热转换技术可实现对太阳能的有效利用。太阳能选择性吸收涂层是光热转换技术的核心。阐述了太阳能选择性吸收涂层的选择性吸收原理,并对太阳能选择性吸收涂层的种类、制备方法以及目前的研究进展进行了介绍,最后提出了太阳能选择性吸收涂层目前仍需解决的问题,并对未来的研究方向进行了展望。

太阳能选择性吸收涂层中铝靶拐点电压的影响因素分析

利用磁控溅射技术制备不锈钢-氮化铝(SS-Al N)太阳选择性吸收涂层的过程中,铝靶拐点电压的选取以及微控对所镀膜层的质量及其重要。本文分别试验了单独开启铝靶时不同溅射压强(0.2Pa、0.3Pa、0.4Pa、0.5Pa)下、单独开启铝靶时不同铝靶电流(30A、35A、40A)下、同时开启不锈钢靶和铝靶时不同不锈钢靶电流(20A、30A、40A)下,铝靶拐点电压的变化。

铈掺杂CoCuMnO_(x)太阳能选择性吸收涂层的制备及性能

采用共沉淀高温烧结法制备了铈掺杂CoCuMnO_x功能粉体(Ce@CoCuMnO_(x)),并掺入自制硅改性聚氨酯黏结剂中,在马口铁表面喷涂了太阳能选择性吸收涂层。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见-近红外分光光度计、红外光谱仪和自制太阳光模拟装置表征了粉体的物相组成、表面形貌以及涂层的选择吸收性能。结果表明,Ce@CoCuMnO_(x)功能粉体的物相组成包括CoCuMnO_(x)、Co_(3)O_(4)和CeO_(2)。当Ce、Co、Cu、Mn物质的量比为1.5∶2.5∶1.0∶1.0,煅烧温度为450℃,煅烧时间为4 h时,所制涂层的选择吸收性能最佳,太阳能吸收比(α_(s))为95.9%,发射率(ε_(T))为23.8%,品质因子(α_(s)/ε_(T))达到4.03。

真空镀膜制备太阳能热吸收涂层

本文介绍了选择性太阳能热吸收涂层的制备方法及发展状况,重点描述了真空镀膜在金属卷材上制备选择性太阳能热吸收涂层。该涂层用在平板太阳能集热器上,促进了太阳能集热器由单一的真空玻璃管型向金属平板型的转变。

Mo-SiO_2太阳选择性吸收涂层的空气高温热稳定性

采用磁控溅射的方法制作Mo-SiO_2太阳能选择性吸收涂层,测量了涂层经过空气高温退火前后在0.34～25μm波长范围内反射曲线的变化情况。刚沉积完的涂层,太阳吸收比达到0.95,发射比为0.093。在空气中500、600℃退火1h后,涂层反射曲线基本不变。在空气中700℃退火1h后,涂层光谱选择性恶化,太阳吸收比下降到0.91,发射比上升到0.6。通过扫描电子显微镜观察了单层Mo、单层SiO_2以及SiO_2覆盖Mo的样片薄膜在空气中不同温度退火前后的形貌变化,发现以上薄膜表面不再平整,甚至出现裂纹和薄膜脱落,成为Mo-SiO_2选择性吸收特性恶化的主要原因。

中国研制出一种高温太阳能光谱选择性吸收涂料

中科院兰州化物所科研人员日前研制出一种高温太阳能光谱选择性吸收涂料。该技术打破了发达国家对我国塔式光热发电高温太阳能吸收涂层材料技术的封锁和垄断,开发的新型涂料改变了太阳能热发电行业核心关键技术——高性能涂层受制于人的局面。

Cr-N-O型选择性吸收涂层制备及热稳定性研究

采用反应磁控溅射方法制备SiO_x/Cr-N-O/Al选择性吸收涂层,该涂层太阳吸收比为95.9%、发射比3.8%、吸收发射比25.2。结合光学显微镜微观形貌分析、X射线衍射结构分析(XRD)、X射线光电子能谱成分分析(XPS)探讨涂层在250和400℃大气环境下热稳定性机理:250℃大气热处理后,涂层保持较高光谱选择性,表面形貌与物相结构未出现明显变化,SiO_x层氧化程度增大导致太阳吸收比升高,金属Cr和金属Al相互扩散导致发射比升高;400℃大气热处理后,涂层光谱选择性降低,表面出现微米级孔洞,XRD及XPS结果表明Cr-N-O吸收层被氧化,导致太阳吸收比降低,金属Cr和金属Al相互扩散导致发射比明显升高。