[实用新型]具有中高温选择性吸收复合涂层的太阳能集热管

说明书

技术领域

本实用新型属太阳能热利用技术领域，特点涉及具有中高温太阳光谱选择性吸收涂层的太阳能集热管的结构设计。

背景技术

现有的具有太阳能选择性吸收涂层的太阳能集热管可分低温和高温两种。目前国内大量生产实用的太阳能集热管，都属于低温型，其涂层结构由反射层、吸收层和减反射层用磁控溅射方法溅射而成。这种组合膜层对太阳光谱具有良好的选择吸收作用，但由于复合膜中均匀存在的大量的铝的单粒子在较高温度下趋于聚焦，使复合膜层变色，破坏了光热转换性能，所以集热管的高温稳定性较差。不能用于太阳能中高温利用中。

太阳能的热利用的发展，已打破以往单一低温利用的局面，太阳能的中高温利用已成为太阳能热利用发展的方向，中高温太阳能涂层不仅要求具有较好的选择性，而且要求直接与外界环境接触、具有较好的耐候性。目前的太阳能红高温涂层有以下几种：黑铬涂层适合在高温条件下使用，同时还具有较好的耐候性和耐腐蚀性。但现有的黑铬工艺需要在高的电流密(15-2000A/dm3)和低的温度〔＜250C、下操作，因溶液的导电性差，生产时会产生大量的焦耳热，所以需要冷却才能维持正常生产，因而提高了成本。且电镀黑铬存在环境污染问题，且投资较大；黑钻、黑镍的耐腐蚀性差，黑漆材料热发射比高，热损失大，红外发射率不可能很低，且膜厚与基体结合较差而难于清洗；不锈钢一碳/铜选择性吸收膜具有良好的光学性能，a＝0.92-0.94，e＝0.07-0.08。但耐磨及耐腐蚀性能较差。而且，目前使用的太阳能吸收涂层大都为黑色，色彩单一，不美观，缺乏装饰性，不能使太阳能热水器与建筑物在色调上协调一致，更不宜用作太阳房的吸热涂层。因此，无论从功能及经济角度来讲，各种涂层材料都存在或多或少的劣势。并且，很多涂层在高温操作下性质变差，给太阳能热利用带来了一定困难。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服已有具有太阳能中高温选择性吸收涂层集热管的技术不足，设计出一种新型的具有中高温选择性吸收复合涂层的太阳能集热管，选择一种太阳能选择性吸收涂层由TiO₂/PbS复合涂层组成的新型结构。本实用新型的涂层具有对太阳光谱优异的选择吸收特性，能在中高温条件下使用，热稳定性好，对太阳光谱吸收率更高。

本实用新型设计的具有中高温选择性吸收复合涂层的太阳能集热管，由基体及在该基体上喷涂的太阳能选择性吸收涂层组成，其特征在于，该太阳能选择性吸收涂层由TiO₂/PbS复合涂层组成。

所述的TiO₂/PbS复合涂层是由PbS棒状或颗粒状晶粒层和涂覆的半透明状TiO₂膜层组成。

所述的TiO₂/PbS复合涂层采用溶胶-凝胶法涂覆在基体上。降低了生产过程中设备的复杂性，更有利于产品的大规模生产和降低成本。

所述的TiO₂/PbS复合涂层中的PbS晶粒层是退火的碳氮掺杂PbS膜层。提高了涂层热稳定性和光催化活性。

本实用新型的有益效果主要表现在：本实用新型的涂层具有对太阳光谱优异的选择吸收特性，能在中高温条件下使用，热稳定性好，对太阳光谱的全色吸收率≥96％；总发射率≤10％；最高耐温大于350度。涂层具有良好的耐温性、耐腐蚀性和耐磨性性能、使用寿命长且具有自清洁功能。

附图说明

图1为本实用新型中高温太阳能集热管实施例结构示意图。

图2为采用本实用新型涂层的结构剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实用新型的限定。

如图1所示，一种具有中高温选择性吸收复合涂层的太阳能集热管，由做为涂层基体的玻璃内管1和玻璃外管3以及太阳能选择性吸收涂层2组成。

如图2所示，所述太阳能选择性吸收涂层2是由PbS棒状或颗粒状晶粒层21和涂覆的半透明状TiO₂膜层22构成。

本实施例采用溶胶-凝胶法工艺将太阳能选择性吸收涂层2涂覆在做为涂层基体的玻璃内管1上；玻璃内管1和玻璃外管3之间抽成真空4。

对上述构造的具有中高温选择性吸收复合涂层的太阳能集热管进行测试后，结果表明该太阳能集热管的太阳能选择性吸收效果为：对太阳光谱的全色吸收率≥96％；总发射率≤10％；最高耐温大于350度。