高效太阳能功能涂料的研究及应用

【摘要】：当前,在化石等不可再生能源日趋稀缺的背景下,世界能源结构将发生重大变化,太阳能将逐渐代替常规能源,成为不可缺少的重要能源,太阳能的光热利用研究已是当今热点。太阳能聚光热发电之中高温的太阳能热利用是今后太阳能利用的发展趋势,其中涂料型的太阳能吸收涂层是比较经济的,而解决问题的主要技术方案是要开发出高性能的中高温太阳能选择性吸收涂层材料,其关键点是既要提高涂层对太阳能的吸收效率,还要使其有较低的涂层发射率,另外还要解决涂层的耐高温性及较好的性价比。但现在的涂料型涂层都不能很好地解决耐热性问题并兼顾较好的吸收效率和较低的发射率问题。本课题旨在研究制备出高性能中高温利用太阳能的太阳能选择性吸收涂料,主要研究工作为: 1)制备高性能太阳能选择性吸收纳米功能粉体材料。分别采用碳酸氢铵、氨水和NaOH作为沉淀剂合成了不同的FeCuMnOx氧化物功能粉体,比较了三种沉淀剂对粉体性能的影响。研究结果表明,以氢氧化钠为沉淀剂时粉体的性能最好,得到的粉体的最小粒径大约为50nm,晶型较为完美。重点考察了不同原料配比和烧结温度对粉体性能的影响,发现当Fe:Cu:Mn的摩尔比为1:2:2,烧结温度为600℃时性能最好,得到了适宜的制备工艺;同时通过改变粉体制备的原料的种类,制备了CoCuMnO_x氧化物,并比较了其与FeCuMnO_x氧化物的性能差异。 2)研究筛选高性能耐高温涂料用成膜物(粘结剂)。(a)重点研究制备了适于该涂料用的铝溶胶无机粘结剂,考察了其合成工艺;(b)研究筛选了耐高温有机硅树脂、改性聚酰亚胺树脂这两种有机高分子树脂粘结剂。 3)以FeCuMnO_(3.5)作为太阳能选择性吸收功能粉体,以自制的耐高温氧化铝溶胶、有机硅树脂、改性聚酰亚胺树脂作为粘结剂,制备出三种不同的太阳能吸收涂料,通过改变涂料中的功能粉体含量和涂层的厚度,比较分析了它们对太阳能选择性吸收和发射性能。研究表明,以氧化铝溶胶为粘结剂时,得到的涂层的太阳能选择性吸收功能极好,其它综合性能较好;制备得到的太阳能选择性吸收涂层在600℃下加热1h,吸收率几乎没有变化,而发射率更低。本课题所研究得到的太阳能涂料性价比高,在中高温热利用方面应有较好的应用前景。 【关键词】：太阳能选择性吸收涂料 FeCuMnO_x、CoCuMnO_x功能粉体 耐高温粘结剂 中高温应用
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TQ637
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-22
• 1.1 引言8
• 1.2 太阳能选择性吸收涂料原理8-12
• 1.2.1 普朗克定律8
• 1.2.2 维恩位移定律8-9
• 1.2.3 斯特潘-波尔兹曼定律9
• 1.2.4 基尔霍夫定律9
• 1.2.5 太阳能选择性吸收涂层的基本原理9-10
• 1.2.6 减反射膜10
• 1.2.7 发射率和吸收率的测试方法10
• 1.2.8 发射率10-11
• 1.2.9 吸收率11-12
• 1.3 纳米功能粉体的制备方法12-13
• 1.4 样板的制备13-14
• 1.5 太阳能选择性吸收涂层的吸收机理和制备方法14-17
• 1.5.1 选择性吸收涂层的吸收机理14
• 1.5.2 太阳能选择性吸收涂层的制备方法14-17
• 1.6 涂料用粘结剂17-18
• 1.7 吸收粉体的种类18-20
• 1.7.1 能带理论18-19
• 1.7.2 功能粉体19-20
• 1.8 本课题的提出及研究意义20-21
• 1.9 本课题的主要研究内容21-22
• 第二章 功能粉体和粘结剂的制备22-38
• 2.1 引言22
• 2.2 实验药品及仪器22-23
• 2.2.1 主要实验药品22
• 2.2.2 主要实验仪器22-23
• 2.3 铁铜锰复合氧化物的制备和表征23-28
• 2.3.1 实验步骤23-24
• 2.3.2 实验结果24-25
• 2.3.3 不同沉淀剂对粉体性能的影响25-28
• 2.4 钴铜锰复合氧化物的制备28-30
• 2.4.1 实验步骤28-29
• 2.4.2 实验结果29-30
• 2.5 粘结剂的选择和制备30-36
• 2.5.1 氧化铝溶胶的制备30-32
• 2.5.2 有机硅树脂的分析32-33
• 2.5.3 聚酰亚胺树脂的分析33-34
• 2.5.4 铝溶胶的分析34-36
• 2.6 本章小结36-38
• 第三章 涂料制备及性能测试38-56
• 3.1 引言38
• 3.2 实验药品及仪器38-39
• 3.2.1 主要实验药品38
• 3.2.2 主要实验仪器38-39
• 3.3 涂料制备39
• 3.4 测试方法39-42
• 3.4.1 发射率值的测量39-40
• 3.4.2 吸收率比较40-41
• 3.4.3 发射率比较41
• 3.4.4 仪器分析41-42
• 3.4.5 涂膜性能测定42
• 3.5 实验结果42-54
• 3.5.1 相同粉体含量不同厚度涂层的吸热时间和温度的关系42-48
• 3.5.2 不同粉体含量涂层的发射率和厚度的关系48-50
• 3.5.3 在相同颜料含量和厚度时不同粘结剂对发射率和吸收率的影响50-51
• 3.5.4 以氧化铝溶胶为粘结剂的膜的结构51-52
• 3.5.5 膜的耐温性52-53
• 3.5.6 膜的常规性能的测试53-54
• 3.6 本章小结54-56
• 第四章 结论与展望56-58
• 致谢58-60
• 参考文献60-64
• 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文64

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