SE408587C - Solenergiabsorbator - Google Patents

Description

s ,p771z121-7 2 peratur, fukt, syre, ultraviolett strålning eller kombinationer därav.

I syfte att undvika dessa olägenheter har dessutom framställts solenergi- absorbatorer av det inledningsvis angivna slaget med ur porerna i det eftertëtade anodiseringsskiktet utskjutande metallstavar. Även om de sistnämnda absorbatorerna är billigare och mindre temperatur- och korro- sionskänsliga än den tidigare beskrivna gruppen av absorbatorer, lämnar de dock mycket övrigt att önska i vad avser korrosionsbeständighet och i viss utsträckning även i vad avser absorptionsförmågan. De utskjutande metallstavarna har dessutom en benägenhet att kvarhålla smutspartiklar på skiktytan, vilka kanlbryta isoleringen mellan närbelägna stavar och där- med starkt försämra skiktets selektivitet. _ Syftet med föreliggande uppfinning är att så förbättra solenergiabsorba- torer av det inledningsvis angivna slaget, att väsentligen optimala egen- skaper med avseende på såväl korrosionsbeständighet som bestående absorp- tionsförmåga uppnås. Solenergiabsorbatorn enligt uppfinningen känneteck- nas i nämnda syfte huvudsakligen därav, att metallen föreligger i form av i det eftertätade aluminiumoxidskiktets porer helt inneslutna och från varandra isolerade metallstavar med en genomsnittlig diameter understi- gande 0,08 um, varvid metallstavarna är belägna på ett genomsnittligt centrumavstånd understigande 0,1 /um och har en totalvolym per ytenhet av 0,03 - 0,12 cm?/m2. Den enligt uppfinningen utformade absorbatorn upp- visar ett fullkomligt tätt ytskikt, vilket är ytterligt korrosionsbestän- digt och i övrigt ej är behäftat med de kända absorbatorskiktens olägen- heter. Solenergiabsorbatorn enligt uppfinningen kan framställas enkelt och till ett lågt pris genom anodiserings- och elektrolyseringsoperatio- ner samt uppvisar mycket goda absorptionsegenskaper inom våglängdsområdet 0,3 - 2,5 um, i vilket ca 70 % av den totala solenergistrålningen sker vid marknivå, kan absorptionsegenska perna hos absorbatorn enligt uppfinningen bringas att ligga mycket nära um. Inom våglängdsområdet 0,3 - l de teoretiskt maximala.

Speciellt fördelaktiga resultat erhålles, om tjockleken hos det företrä- desvis genom anodisering, särskilt likströmsanodisering, bildade alumi- niumoxidskiktets tjocklek understiger l um och samtidigt dess porers genomsnittliga centrumavstånd understiger 0,08 /um och den genomsnitt- liga pordiametern understiger 0,06 /um.

Den med metall utfyllda porvolymen kan med särskild fördel uppgå till 0,05 - 0,09 cmg/ m2. Därvid bör även tillses, att porerna ej överfylles, så att ur aluminiumoxidskiktet uppstående metallstavar ej bildas, enär 7713121-7 sådana medför ett mera svårtätat oéh ojämnt och därmed i såväl konmsions- 3 hänseende som i mekaniskt hänseende ömtåliga absorptionsskikt.

Vidare kan det med nämnda ytskikt försedda skivformiga elementet med för- del bestå av aluminium med en Fe-halt understigande 0,25 % Fe och en Si- halt understigande 0,12 %. Härigenom bildas vid anodisering ett ytterst rent aluminiumoxidskikt med speciellt låg emissionsförmåga med avseende på det ifrågakommande våglängdsområdet för återutstråining av energi från absorbatorns skiktsida.

Uppfinningen avser även såsom nämnts, ett föredraget förfarande för fram- ställning av en solenergiabsorbator i form av ett av aluminium bestående skivformigt element och ett på dettas ena sida anbragt ytskikt med hög absorptionsförmåga och låg emissionsförmåga, innefattande utformning av ett finporigt aluminiumoxidskikt med en tjocklek understigande ca l,ö/um på en sida av det skivformiga elementet genom anodiseringsbehandling av detta, införing av metall i porerna på elektrolytisk väg samt eftertämüm av nämnda ytskikt. Därvid består det för uppfinningen utmärkande däri, att aluminiumoxidskiktet framställes på nämnda elementsida genom anodise- ring, företrädesvis likströmsanodisering, under sådan inbördes avpassning av anodiseringsbadsammansättningen, -temperaturen och -spänningen, att det på elementet bildas ett aluminiumoxidskikt med en genomsnittlig pordiame- ter understigande 0,08 /um och ett genomsnittligt centrumavstånd mellan porerna understigande O,l /um, samt att betingelserna under elektrolyse- ringen avpassas så, att aluminiumoxidskíktets porer fylles partiellt med metall i en mängd av 0,03 - 0,12 cmå/m2, företrädesvis 0,05 - 0,09 cm?/m2.

Företrädesvís avpassas anodiseringsbadsammansättningen, -temperaturen och -spänningen så i förhållande till varandra, att det bildas ett aluminium- oxidskikt med en tjocklek understigande l /um, ett genomsnittligt centrum- avstånd mellan porerna understigande 0,08 /um och en genomsnittlig pordia- meter understigande 0,06 um, och företrädesvis även så, att det bildas ett aluminiumoxidskikt, vars porvolym överstiger 5 %, företrädesvis över- stiger 8 % av det porösa aluminiumoxidskíktets totala volym.

Lämpligen utföres anodiseringsbehandiingen på ett skivformigt element av aluminium, vars halt av Fe understiger 0,25 % och vars halt av Si under- stiger O,l2 % för uppnående av ett mycket rent aluminiumoxidskikt med därav följande speciellt låg emissionsförmåga.

Såsom aktiv komponent i anodiseringsbadd;väijes företrädesvis utspädd fosforsyra, men svavelsyra, oxalsyra eller kromsyra eller blandningar av nämnda syror kan användas. 4 - ' > 7713121-7 aPöre anodiseringen prepareras det av aluminium bestående skivformiga ele- Jmentet på konventionellt sätt för avlägsnande av naturliga oxidbelägg- ningar. Denna förbehandling eller preparering kan exempelvis ske enligt följande: Neddoppning av det skivformiga elementet i utspädd salpeter- syra, innehållande ca 200 g/l HN03, under ca 5 minuter och därefter skölj- ning av elementet med kallvatten; betning av elementet i utspädd natron- lut, innehållande ca 50 g/l Na0H, vid ca 5000 under ca 3 minuter och där- efter sköljning av elementet med kallvatten; samt neutralisering av alka- liska rester på den betade och sköljda elementytan genom neddoppning i ut- spädd salpetersyra, innehållande ca 200 g/l HNO3, under ca l minut och därefter sköljníng av elementet med kallvatten.

Bland metaller, som med fördel kan komma i fråga var för sig eller i önskad kombination för den på anodiseringen följande, åtminstone partiel- la fyllningen av aluminiumoxidskiktets porer, kan nämnas Ni, Co, Cu, Fe, Sn, Ag och Zn.

Den på fyllningen av aluminiumoxidskiktets porer med metall följande efter- tätningen av ytskiktet på det skivformiga elementet kan ske på konventio- nellt sätt genom neddoppning av det skiktförsedda elementet i hett vatten.

Sålunda kan eftertätningen ske genom neddoppning av elementet under ca 30 minuter i avjoniserat vatten med en temperatur nära kokpunkten, exempel- vis ca 9800.

Utföringsformer av uppfinningen beskrives nedan med hjälp av exempel, varvid resultaten åskådliggöres med hjälp av kurvor på bifogade ritning, som visar hur den enligt uppfinningen utformade solenergiabsorbatorns absorptíonsförmåga (och därmed även emissionsförmåga) varierar med strål- ningsvåglängden. §§empel_l¿ På den ena sidan av en l mm tjock, på konventionellt sätt för anodisering preparerad aluminiumplåt av normal anodiseringskvalitet, inne- hållande ca 0,6 % Mg, 0,3 % Fe och 0,3 % Si, utformades genom anodisering i utspädd fosforsyra ett poröst aluminiumoxidskikt med en tjocklek av ca 0,8 /um, ett genomsnittligt centrumavstånd mellan porerna av ca 0,07 um och en genomsnittlig porstorlek av 0,03/um, Anodiseringsbehandlingen ut- fördes vid rumstemperatur under en tid av 15 minuter, varvid för anodise- ringen utnyttjades likström med en spänning av 15 V. Den anodíserade plå- ten sköljdes därefter med kallvatten.

Anodiseringsskiktets porer fylldes partíellt med metalliskt nickel i en mängd av ca 0,07 cms/m2 genom elektrolysbehandling av den anodiserade 7713121-7 aluminiumplåten under användning av ett elektrolysbad bestående av en vattenlösning med rumstemperatur och innehållande som aktiva bestånds- delar huvudsakligen NiS0 , MgS04 och H3BO3, varvid lösningens pH-värde uppgick till 5,5 - 6. Aluminiumplåten elektrolysbehandlades i nämnda bad under en tid av l5 minuter, varvid användes växelström med en spänning av 8 V. Som motelektrodmaterial utnyttjades Ni.

'Den elektrolysbehandlade plåten sköljdes därefter, varpå det genom anodi- sering och elektrolvs bildade skiktet tätades genom neddoppning av plå- ten i avjoniserat vatten med en temperatur av ca 9806 under 30 minuter.

Skiktets selektiva egenskaper åskådliggöres av kurva l på ritningen. §xempel_l§: På ena sidan av en l mm-tjock, för anodisering preparerad plåt av renaluminium, innehållande ca 0,15 % Fe och 0,10 % Si, utforma- des ett selektivt skikt med väsentligen samma mått och metallinnehåll som i exempel I genom anodisering, elektrolysbehandling och eftertätning en- ligt exempel I.

Skiktets selektiva egenskaper åskådliggöres i kurva 2 på ritningen. §xempel_ll§: På ena sidan av en l mm tjock, för anodisering preparerad aluminiumplåt enligt exempel I utformades genom anodisering, elektrolys- behandling och eftertätning ett selektivt skikt, innehållande metalliskt kobolt i en mängd av ca 0,08 cm?/m2. Anodiseringen och eftertätningen ut- fördes på det i exempel I beskrivna sättet. Den anodiserade aluminium- plåten elektrolysbehandlades under 20 minuter vid rumstemperatur i en vattenlösning med pH 4,1 - 4,5 och innehållande som aktiva komponenter huvudsakligen CoSO , HSBOS och C4H606. Vid elektrolysbehandlingen använ- des växelström med en spänning av 7,5 V, varvid som motelektrodmaterial utnyttjades rostfritt stål.

Skiktets selektiva egenskaper åskådliggöres av kurva 3 på ritningen. §xempel_lV: På ena sidan av en l mm tjock, för anodisering preparerad aluminiumplåt enligt exempel II utformades ett poröst aluminiumoxidskikt med en tjocklek av ca 0,05 /um, ett genomsnittligt centrumavstånd mellan porerna av ca 0,02 /um och en genomsnittlig porstorlek av ca 0,01 /um genom anodisering i utspädd oxalsyra vid en temperatur av ca 35°C under en tid av 10 minuter, varvid för anodiseringen utnyttjades likström med en spänning av 5 V.

Claims (4)

7713121-7 Bassnëåšex

1. l. Solenergiabsorbator i form av ett av aluminium bestående skiv- formigt element och ett på dettas ena sida anbragt ytskikt, vilket uppvisar hög absorptionsförmâga och låg emissionsförmåga och vilket består av ett eftertätat aluminiumoxidskikt med en tjock~ lek understigande-ca 1,5/um och med små porer, som innehåller metall, k ä n n e t e c k n a d av att metallen föreligger i form av i det eftertätade aluminiumoxidskiktets porer helt inneslutna och från varandra isolerade metallstavar med en genom* snittlig diameter understigande 0,08/um, varvid metallstavarna är belägna på ett genomsnittligt centrumavstånd understigande 0,1/um och har en totalvolym per ytenhet av 0,03 ~ 0,12 cmš/m2.

2. Solenergiabsorbator enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att tjockleken hos det företrädesvis genom anodisering, särskilt likströmsanodisering, bildade aluminiumoxidskiktet understiger l/um, varjämte dess porers genomsnittliga centrumavstånd under~ stiger 0,08/um och den genomsnittliga pordiamcncrn understiger 0,06/um.

3. Solenergiabsorbator enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k ~ n a d av att den med metall utfyllda porvolymen uppgår till 0,05 - 0,09 CN3/m2.

4. Solenergiabsorbator enligt något av krav l-3, k ä n n e - t e c k n a d av att det med nämnda ytskikt försedda skiv- formiga elementet består av aluminium med en Fe-halt under- stigande 0,25 % Fe och en Si-halt understigande 0,12 %.