[發(fā)明專利]多層金屬介質(zhì)薄膜干涉型太陽能集熱管

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110305836.9
• 申請日: 2011-10-11
• 公開（公告）號: CN102305487A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李德杰
• 申請（專利權(quán)）人: 李德杰
• 主分類號: F24J2/48
• 分類號: F24J2/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明為適合中高溫條件下工作的多層金屬介質(zhì)薄膜干涉型太陽能集熱管，屬于太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

太陽能熱利用領(lǐng)域，當(dāng)前的發(fā)展重點是工作溫度超過400℃的中高溫集熱管，主要用于熱發(fā)電。

中高溫集熱管中，當(dāng)工作溫度達(dá)到400℃時，目前常用的金屬陶瓷為吸收層的集熱管的發(fā)射比太高，一般超過0.1，即使采用聚光系統(tǒng)，光熱轉(zhuǎn)換效率仍然不高，一般低于90％。對于熱發(fā)電，即使轉(zhuǎn)換效率提高一個百分點，其實際意義也是非常重大的。尋找發(fā)現(xiàn)新的材料或結(jié)構(gòu)，才能使光熱轉(zhuǎn)化效率有實質(zhì)性提高。

早年曾經(jīng)有過干涉型金屬/介質(zhì)光吸收層方面的研究，只采用一個金屬吸收層，工作于100℃以下的低溫條件，有較好的光熱轉(zhuǎn)化效率，但300℃以上的中高溫條件下，并不理想。近年來集熱管吸收涂層幾乎全部為金屬陶瓷材料，表現(xiàn)出較好的綜合性能，但仍存在中高溫條件下轉(zhuǎn)化效率低的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對太陽能中高溫?zé)崂弥写嬖诘膯栴}，本發(fā)明提出一種集熱管，可以在400℃的工作溫度下達(dá)到高的光熱轉(zhuǎn)化效率。

多層金屬介質(zhì)薄膜干涉型太陽能集熱管，由玻璃或金屬內(nèi)管、玻璃外管密封組成，內(nèi)管外表面上設(shè)置陽光吸收層。本發(fā)明的技術(shù)特征在于，所述的陽光吸收層為從內(nèi)到外依次交替沉積的金屬和介質(zhì)薄膜構(gòu)成，其中最內(nèi)層可為金屬薄膜，最外層為介質(zhì)薄膜，總共包含3層金屬薄膜和3層介質(zhì)薄膜。靠近集熱管內(nèi)管的金屬薄膜的厚度大于外層金屬薄膜的厚度。

所述的金屬薄膜材料包括鉬、鎢、鉻、釩、鈮、鉭、鈦、鋯、鐵、鈷、鎳等單質(zhì)或這些金屬之間的合金，也包括上述這些金屬與銅、銀、金、鎂、鋁之間的合金。

所述的介質(zhì)薄膜材料包括氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，材料普通，工藝過程也容易控制，工藝成本不高，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

具體實施方式

以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)一步進(jìn)行說明。

實施例1：

反應(yīng)磁控濺射制備太陽能集熱管內(nèi)管，該內(nèi)管采用不銹鋼管，長度為4.3米，有效濺射薄膜長度為4米。真空系統(tǒng)中設(shè)置三個圓柱型靶，靶材分別為鋁、鉬和銅。在純氬氣氛或氬氣/氧氣氣氛下交替沉積鉬薄膜和氧化鋁薄膜，依次為：100納米厚的鉬、35納米厚的氧化鋁、30納米厚的鉬、30納米厚的氧化鋁、15納米厚的鉬、70納米厚的氧化鋁。該光吸收層的陽光吸收比為0.95，400℃時的紅外發(fā)射比小于0.08，100倍聚光條件下的光熱轉(zhuǎn)化效率超過90％。

實施例2：

反應(yīng)磁控濺射制備太陽能集熱管內(nèi)管，該內(nèi)管采用不銹鋼管，長度為4.3米，有效濺射薄膜長度為4米。真空系統(tǒng)中設(shè)置三個圓柱型靶，靶材分別為鋁、鉬和銅。在純氬氣氛或氬氣/氧氣氣氛下交替沉積金屬薄膜和氧化鋁薄膜，依次為：5納米厚的鉬、100納米厚的銅、40納米厚的氧化鋁、10納米厚的鉬、20納米厚的氧化鋁、10納米厚的鉬、70納米厚的氧化鋁。該光吸收層的陽光吸收比為0.95，400℃時的紅外發(fā)射比小于0.08，100倍聚光條件下的光熱轉(zhuǎn)化效率超過90％。