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兰州化物所超高温陶瓷基太阳能吸收涂层研讨获得系列发展

来源:http://www.kbs0595.com 责任编辑:环亚娱乐ag88真人版 更新日期:2018-10-14 12:22

  兰州化物所超高温陶瓷基太阳能吸收涂层研讨获得系列发展

  高温太阳能吸收涂层是太阳能光热发电的中心资料,相同在重质油挖掘、海水淡化、冬天区域性供暖以及应对雾霾等范畴扮演着重要人物。高温太阳能吸收涂层应具有高的吸收率、低的发射率和杰出的热稳定功能。但是,太阳能光热发电关键技能和中心资料的短缺,严峻限制了相关工业的展开。近年来,重视度较高的金属-电介质复合涂层因为在高温条件下易发作金属氧化、分散等问题,终究导致涂层光学功能衰减。怎么战胜上述缺陷,制备功能优异的太阳能吸收涂层,一直是新资料和动力研讨范畴面对的应战。

  超高温陶瓷(TiC、WC、HfC、ZrC和TiN)具有高熔点、高硬度、高导热率、杰出的抗氧化性和抗热震性、中等热膨胀系数和潜在的光谱挑选特性。近年来,中国科学院兰州化学物理研讨所甘肃省黏土矿藏使用要点实验室(环境资料与生态化学研讨展开中心)研讨员刘刚、博士高祥虎首先在国际上展开了超高温陶瓷基高温太阳能光谱挑选性吸收涂层的可控制备及构效联系研讨。他们与德国亚琛工业大学教授Wolfgang Theiss协作,经过光学软件模仿,获取了不锈钢、超高温陶瓷、光学玻璃、氧化铝等资料的光学常数,并以此为根底成功模仿规划出各类超高温陶瓷基太阳能吸收涂层。根据光学模仿成果,使用磁控溅射技能,以不锈钢(SS)为基底,在300oC的堆积温度下制备出了SS/TiC/Al2O3、SS/TiC-Y/Al2O3、SS/TiC-ZrC/Al2O3、SS/TiC-WC/Al2O3、SS/Al2O3(L)-WC/Al2O3(H)-WC/Al2O3、SS/TiN/Al2O3等系列高温太阳能吸收涂层。该类太阳能吸收涂层吸收率大于0.92、发射率小于0.12,且具有杰出的热稳定功能(大于600oC)、抗腐蚀功能和抗热震功能。部分涂层在真空800oC的环境下具有杰出的长时间热稳定功能,是目前所报导的耐高温功能最佳的太阳能吸收涂层之一。

  研讨人员使用现代剖析表征技能,深入研讨了此类涂层的构效联系并阐明晰其在高温下光学功能衰减机理:跟着热处理温度的进步,过渡金属碳化物太阳能吸收涂层的拉曼光谱中ID/IG比值逐步升高,即sp2C含量逐步升高,然后引起涂层外表石墨化进程的加重,终究导致涂层光学功能的衰减。为按捺高温拟合进程中sp2C含量的添加,研讨人员使用双靶共溅射技能制备出SS/TiC-ZrC/Al2O3吸收涂层。尊龙d88,该复合陶瓷涂层具有高的吸收率(大于0.92)、低的发射率(0.11)和高的长时间热稳定功能(700oC)。此外,研讨人员在膜系规划中引进微量的稀土元素钇,经过高温(800oC,5h)真空热处理,终究制备出了具有微孔形结构的超高温陶瓷太阳能吸收涂层,其吸收率大于0.90、发射率小于0.11,在800oC高温条件下具有杰出的长时间热稳定功能,拓荒了一种新的微孔形超高温陶瓷制备办法。一起,研讨人员还制备出了紫色高温太阳能吸收涂层(SS/TiC-WC/Al2O3),并对其进行了色度研讨,制作了色度图。

  该研讨工作供给了一种简略且具有普适性的高温太阳能吸收涂层制备新办法,丰厚和展开了高温太阳能吸收涂层膜系理论,提醒了涂层构效联系,阐明晰高温下光学衰减机理,极大拓宽了超高温陶瓷在太阳能光热发电中的使用,为此类高温太阳能吸收涂层的可控制备奠定了理论根底,在中低温太阳能吸收涂层研讨范畴相同具有重要的使用价值。相关研讨成果宣布在Solar Energy Materials & Solar Cells、RSC Advances、Optical Materials、Surface Engineering、Journal of Materials Engineering and Performance 等期刊上。一起申请了国家专利,申请号:201610418110.9,201610418136.3,201610418437.6,201610418415.X,201610424296.9,201510983832.4,201510983817.X。

  该系列研讨工作得到了国家自然科学基金青年基金(51402315)、中科院太阳能行动计划、中科院补葺置办专项等项目的长时间支撑。

  

   太阳能光伏发电

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