[發明專利]一種SiO2氣凝膠槽式太陽能集熱管及其制備方法

無效

• 申請號: 201310037836.4
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103075828A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 盧孟磊;盧斌
• 申請（專利權）人: 盧孟磊
• 主分類號: F24J2/46
• 分類號: F24J2/46;F24J2/51;C01B33/16
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 袁靖

技術領域

本發明屬于太陽能光熱利用技術領域，涉及一種太陽能熱發電用高溫集熱管，尤其是一種以透明隔熱SiO₂氣凝膠材料作為隔熱層的槽式太陽能集熱管及其制備方法。?

背景技術

能源短缺、資源枯竭、環境污染等問題已嚴重影響人們的生活和制約社會的發展。世界各國競相開展清潔能源和可再生能源的研究與開發。太陽能是當前最具發展前景的可再生能源之一。?

目前，較為成熟的太陽能熱發電技術主要有光伏發電和太陽能熱發電。在太陽能熱發電技術中，通過聚光產生高溫進而發電，效率較高，更具有應用前景。?

根據聚光方式不同，聚光類太陽能熱發電技術主要有：（1）塔式太陽能熱發電；（2）槽式太陽能熱發電；（3）碟式太陽能熱發電；（4）菲涅耳太陽能熱發電。其中，槽式太陽能集熱系統是太陽能熱發電技術中商業化并網發電最具有潛力的方式之一。對于槽式太陽能熱發電系統，高溫集熱管是系統核心部件之一，用于吸收太陽能，將其轉換成熱能輸出。?

目前所用太陽能熱發電用高溫集熱管普遍使用的是金屬-玻璃真空集熱管。其一般結構為：表面涂覆有高溫選擇性涂層的金屬管內管和具有高透過率的玻璃外管構成。為了減少集熱過程中的熱損失，提高集熱效率，將內外管之間的空隙抽成真空。太陽能集熱管中的工質溫度一般在400℃，而玻璃外管溫度在?100℃左右，由于金屬內管和玻璃外管之間的熱膨脹系數顯著的差異，需要進行膨脹補償，通常的做法是通過金屬波紋管進行補償。波紋管和玻璃管之間通過可伐合金封接，并且因為玻璃外管為易破碎材料。在運輸和使用過程中容易在接縫處漏氣或者玻璃套管出現裂縫，這會使得整個集熱管真空度的消失，從而極大地降低集熱管的工作效率。?

氣凝膠（aerogel）具有密度低、孔隙率高、熱導率極低，能有效透過太陽光，且對中遠紅外線阻隔性能良好，能有效阻隔高溫熱量向低溫的熱輻射傳遞損失，且隔熱保溫性能又好于現有的任何材料，是高溫集熱管理想的透明隔熱材料。然而，由于SiO₂氣凝膠的強度較低，脆性大，耐磨性差，整體氣凝膠材料成本高，現工業化產品多為粉體材料，這給SiO₂氣凝膠的工程應用帶來局限性。目前，解決這一問題普遍采用復合的方法來擴大SiO₂氣凝膠的應用范圍，如中國專利CN1171094A（一種含有氣凝膠的復合材料、其制備方法和應用）、CN1546312A（含有氣凝膠和粘合劑的復合材料、其制備方法及其應用）、1622852A（耐熱氣凝膠絕緣復合材料及其制備方法、氣凝膠粘合劑組合物及其制備方法）、CN1546312A（氣凝膠復合柔性保溫隔熱薄膜及其制備方法）以及CN101143981A（一種含有氣凝膠顆粒的粉末涂料及其制備方法）等。但需指出，這些復合技術所制備的氣凝膠均無法獲得良好的太陽能透過率，不適用于高溫集熱管的透明隔熱保溫效果。?

發明內容

針對太陽能真空集熱管技術的缺陷，本發明提出了采用透明絕熱SiO₂氣凝膠材料技術替代真空技術作為集熱管的隔熱層以實現透光和隔熱保溫目的的解決方案，提供了一種結構簡單和制造工藝簡便，可靠程度高，且成本較低、性?能穩定的高溫集熱管及其制備方法。?

本發明通過如下技術方案來實現上述目的：?

一種SiO₂氣凝膠槽式太陽能集熱管，包括玻璃套管和金屬吸熱管，所述的金屬吸熱管套裝在玻璃套管內且金屬吸熱管的兩端伸出至玻璃套管外以連接外部熱力管路，所述玻璃套管內表面和金屬吸熱管外表面之間設有透明SiO₂氣凝膠，且透明SiO₂氣凝膠兩端依靠密封部件密封。?

所述透明SiO₂氣凝膠為空心圓筒狀，其外表面和玻璃套管內表面緊密接合，內表面與金屬吸熱管外表面緊密接合。?

所述的空心圓筒狀的透明SiO₂氣凝膠材料外徑與內徑之差為8~25mm。?

所述的透明SiO₂氣凝膠具有如下特性，孔徑為10~30nm，孔隙率不低于90%，熱導率不高于0.020W/m²·k，太陽能總透過率不低于90%。?