CN210602302U - 具有自修复能力的太阳能选择性吸收涂层 - Google Patents

具有自修复能力的太阳能选择性吸收涂层 Download PDF

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刘杰
曹旭丹
卢雯婕
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Abstract

本实用新型公开了一种具有自修复能力的太阳能选择性吸收涂层，包括由下至上设置在内管基体上的热反射层、吸收层和减反射层，所述减反射层为SiO2层，所述减反射层上还设有苯丙三氮唑腐蚀抑制层。该太阳能选择性吸收涂层在减反射层上设置有苯丙三氮唑腐蚀抑制层，苯丙三氮唑可以与减反射层中的SiO2核壳结构结合，提高SiO2核壳上腐蚀抑制剂的载荷量，这样就会使减反射层具有更好的自我修复能力，防止因腐蚀原因使减反射层剥落失效的问题出现，可有效提高太阳能集热管的热转换效率及使用寿命。

Description

具有自修复能力的太阳能选择性吸收涂层
技术领域
本实用新型涉及太阳能集热器技术领域，特别涉及一种用于太阳能集热器集热管的选择性吸收涂层。
背景技术
随着能源的日渐紧缺以及环境的日渐恶化，各种新能源越来越受到人们的重视，太阳能作为一种清洁的可再生能源受到人们的广泛欢迎，各种太阳能装置也成为人们重点研发的方向。太阳能集热器是一种将太阳的辐射能转换为热能的设备。由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来，集热器是各种利用太阳能装置的关键部分。由于用途不同，集热器及其匹配的系统类型分为许多种，名称也不同，如用于炊事的太阳灶、用于产生热水的太阳能热水器、用于干燥物品的太阳能干燥器、用于熔炼金属的太阳能熔炉，以及太阳房、太阳能热电站、太阳能海水淡化器等等。
集热管是太阳能装置的核心，他包括外管和内管两部分，内外管之间为真空，内管的表面涂有太阳能选择性吸收涂层，太阳能选择性吸收涂层是决定集热管效率的关键技术，要求太阳能选择性吸收涂层在太阳光波长范围内（300-2100nm）具有较高的吸收率。目前太阳能选择性吸收涂层一般是以内管基体为承载物，从下至上依次包括红外反射层、吸收层和减反射层三部分，吸收层主要包括高含量金属陶瓷层和低含量金属陶瓷层。其中减反射层位于最外层，其主要作用是为了降低太阳光谱的反射率，提高太阳能吸收率，因此减反射层对太阳能集热管起着至关重要的作用。
减反射层主要为SiO2或Al2O3，在实际使用过程中，由于外界环境的影响，减反射层容易腐蚀剥落，这样不但会影响集热管的热转换效率，而且会影响整个集热器的使用寿命，因此有必要对现有的太阳能选择性吸收涂层做进一步的研发和改进。
实用新型内容
为克服上述现有技术中的不足，本实用新型目的在于提供一种具有自修复能力的太阳能选择性吸收涂层。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供的技术方案是：一种具有自修复能力的太阳能选择性吸收涂层，包括由下至上设置在内管基体上的热反射层、吸收层和减反射层，所述减反射层为SiO2层，所述减反射层上还设有苯丙三氮唑腐蚀抑制层。
优选的，所述吸收层包括高含量金属陶瓷层和低含量金属陶瓷层，所述低含量金属陶瓷层位于所述高含量金属陶瓷层上方，所述高含量金属陶瓷层与所述热反射层连接，所述低含量金属陶瓷层与所述减反射层连接，所述高含量金属陶瓷层中的金属含量大于所述低含量金属陶瓷层中的金属含量。
优选的，所述高含量金属陶瓷层或低含量金属陶瓷层为SS-SiO2层、Au-SiO2层或Cu-SiO2层。
优选的，所述热反射层为Al膜层、Cr膜层、Cu膜层或Au膜层。
优选的，所述热反射层厚度为200-400nm、吸收层中高含量金属陶瓷层厚度为40-60nm、吸收层中低含量金属陶瓷层厚度为30-50nm、减反射层厚度为80-120nm、苯丙三氮唑腐蚀抑制层厚度为20-40nm。
优选的，所述热反射层厚度为300nm、吸收层中高含量金属陶瓷层厚度为55nm、吸收层中低含量金属陶瓷层厚度为45nm、减反射层厚度为90nm、苯丙三氮唑腐蚀抑制层厚度为25nm。
上述技术方案具有如下有益效果：该太阳能选择性吸收涂层在减反射层上设置有苯丙三氮唑腐蚀抑制层，苯丙三氮唑可以与减反射层中的SiO2核壳结构结合，提高SiO2核壳上腐蚀抑制剂的载荷量，这样就会使减反射层具有更好的自我修复能力，可防止因腐蚀原因使减反射层剥落失效的问题出现，可有效提高太阳能集热管的热转换效率及使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型涂层结构示意图。
元件标号说明： 1、内管基体；2、热反射层；3、吸收层；31、高含量金属陶瓷层；32、低含量金属陶瓷层；4、减反射层；5、苯丙三氮唑腐蚀抑制层。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
如图1所示，本专利公开了一种具有自修复能力的太阳能选择性吸收涂层，包括由下至上设置在内管基体1上的热反射层2、吸收层3、减反射层4及苯丙三氮唑腐蚀抑制层5，内管基体1可以是铜管、铝管、不锈钢管或玻璃管中的一种，内管基体1内设有介质，内管基体1吸收热量后传递给介质，并通过介质向外传递热量。热反射层2作为基底材料，一般可采用Al膜层、Cr膜层、Cu膜层或Au膜层，热反射层2要求其具有较高的红外反射率，在高温作用热反射层2下不向其他相邻结构层扩散，同时在高温作用下热反射层2不发生氧化。
吸收层3包括高含量金属陶瓷层31和低含量金属陶瓷层32两部分，低含量金属陶瓷层32位于高含量金属陶瓷层31上方，高含量金属陶瓷层31与热反射层2连接，低含量金属陶瓷层32与减反射层4连接，高含量金属陶瓷层31中的金属含量（体积分数）大于低含量金属陶瓷层32中的金属含量，高含量金属陶瓷层31的折射率大于低含量金属陶瓷层32的折射率，选择吸收性更好，作为一种具体实施方式，高含量金属陶瓷层或低含量金属陶瓷层可采用SS- SiO2层、Au- SiO2层或Cu- SiO2层中的一种。
减反射层4为SiO2层，其作用是降低太阳光谱的反射率，提高太阳能吸收率。苯丙三氮唑腐蚀抑制层5采用溅镀或沉积方式设置在减反射层4上。因为苯丙三氮唑可以与减反射层中的SiO2的核壳结构结合，提高SiO2核壳上腐蚀抑制剂的载荷量，这样就能使SiO2具有更好的自我修复能力。
作为一种优选实施方式，热反射层厚度为200-400nm、吸收层中高含量金属陶瓷层厚度为40-60nm、低含量金属陶瓷层厚度为30-50nm、减反射层厚度为80-120nm、苯丙三氮唑腐蚀抑制层厚度为20-40nm。作为该实施方式的具体实施例，热反射层厚度为300nm、吸收层中高含量金属陶瓷层厚度为55nm、低含量金属陶瓷层厚度为45nm、减反射层厚度为90nm、苯丙三氮唑腐蚀抑制层厚度为25nm。经检测采用该实施例的集热管太阳光吸收率可达到98%，比行业内普通集热管太阳光吸收率高2-3个百分点。
该太阳能选择性吸收涂层在减反射层上设置有苯丙三氮唑腐蚀抑制层，苯丙三氮唑可以与减反射层中的SiO2核壳结构结合，提高SiO2核壳上腐蚀抑制剂的载荷量，这样就会使减反射层具有更好的自我修复能力，可防止因腐蚀原因使减反射层剥落失效的问题出现，可有效提高太阳能集热管的热转换效率及使用寿命。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种具有自修复能力的太阳能选择性吸收涂层，包括由下至上设置在内管基体上的热反射层、吸收层和减反射层，所述减反射层为SiO2层，其特征在于：所述减反射层上还设有苯丙三氮唑腐蚀抑制层。
2.根据权利要求1所述的具有自修复能力的太阳能选择性吸收涂层，其特征在于：所述吸收层包括高含量金属陶瓷层和低含量金属陶瓷层，所述低含量金属陶瓷层位于所述高含量金属陶瓷层上方，所述高含量金属陶瓷层与所述热反射层连接，所述低含量金属陶瓷层与所述减反射层连接，所述高含量金属陶瓷层中的金属含量大于所述低含量金属陶瓷层中的金属含量。
3.根据权利要求2所述的具有自修复能力的太阳能选择性吸收涂层，其特征在于：所述高含量金属陶瓷层或低含量金属陶瓷层为SS-SiO2层、Au-SiO2层或Cu-SiO2层。
4.根据权利要求3所述的具有自修复能力的太阳能选择性吸收涂层，其特征在于：所述热反射层为Al膜层、Cr膜层、Cu膜层或Au膜层。
5.根据权利要求4所述的具有自修复能力的太阳能选择性吸收涂层，其特征在于：所述热反射层厚度为200-400nm、吸收层中高含量金属陶瓷层厚度为40-60nm、吸收层中低含量金属陶瓷层厚度为30-50nm、减反射层厚度为80-120nm、苯丙三氮唑腐蚀抑制层厚度为20-40nm。
6.根据权利要求4所述的具有自修复能力的太阳能选择性吸收涂层，其特征在于：所述热反射层厚度为300nm、吸收层中高含量金属陶瓷层厚度为55nm、吸收层中低含量金属陶瓷层厚度为45nm、减反射层厚度为90nm、苯丙三氮唑腐蚀抑制层厚度为25nm。
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