[實(shí)用新型]太陽(yáng)能集熱管

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720738390.1
• 申請(qǐng)日: 2017-06-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207362116U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任要中;堵瑞瑞;薛蓮;馬利鵬;黃偉;李楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京國(guó)信優(yōu)控系統(tǒng)技術(shù)有限公司;北京國(guó)電德勝工程項(xiàng)目管理有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C09D1/00
• 分類(lèi)號(hào): C09D1/00;C09D5/16;F24S70/30;B05D1/02;B05D3/02;B05D3/06
• 代理公司: 北京申翔知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11214
• 代理人: 艾晶

本實(shí)用新型為一種涂覆有超疏水耐磨石墨烯復(fù)合涂層的太陽(yáng)能集熱管，超疏水耐磨石墨烯復(fù)合涂層由氧化石墨烯和光催化活性納米粒子二氧化鈦復(fù)合涂料經(jīng)紫外光固化形成，太陽(yáng)能集熱管包含玻璃外管及套設(shè)于其內(nèi)的金屬內(nèi)管，二者之間形成密閉空腔，玻璃外管的內(nèi)、外壁分別涂覆有增透涂層，在各增透涂層外覆有上述超疏水耐磨石墨烯復(fù)合涂層，通過(guò)石墨烯和二氧化鈦?zhàn)陨淼氖杷院屯腹庑缘任锘再|(zhì)，使得涂覆其的太陽(yáng)能集熱管具有耐磨、耐候性強(qiáng)、透光性強(qiáng)、有良好自清潔能力的效果，能有效抵御沙塵對(duì)集熱管的侵蝕，適用于光照資源豐富的荒漠區(qū)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型關(guān)于一種超疏水耐磨石墨烯復(fù)合涂層及應(yīng)用該涂層的耐磨損自清潔太陽(yáng)能集熱管。

背景技術(shù)

采用太陽(yáng)能光熱發(fā)電技術(shù)，避免了昂貴的硅晶光電轉(zhuǎn)換工藝，可以大大降低太陽(yáng)能發(fā)電的成本。利用大規(guī)模陣列拋物或碟形鏡面收集太陽(yáng)熱能，通過(guò)換熱裝置提供蒸汽，結(jié)合傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)的工藝，從而達(dá)到發(fā)電的目的。太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)一般包括四個(gè)子系統(tǒng)：集熱系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ)熱系統(tǒng)。太陽(yáng)光聚集在集熱管上，使管內(nèi)的介質(zhì)加熱，然后被加熱到接近400度的熱交換介質(zhì)經(jīng)熱交換器使水變成蒸汽，再由過(guò)熱器對(duì)蒸汽進(jìn)一步加熱，推動(dòng)常規(guī)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。集熱管是整個(gè)太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的核心，一般內(nèi)管采用金屬管，管內(nèi)走加熱介質(zhì)，金屬管外涂覆選擇性吸收涂層，外面為玻璃管，玻璃管與金屬管間抽真空以抑制對(duì)流和傳導(dǎo)熱損失。

集熱管的問(wèn)題：(a).根據(jù)真空集熱管在國(guó)內(nèi)外的實(shí)際工作環(huán)境的經(jīng)驗(yàn)表明，風(fēng)沙是導(dǎo)致集熱管的玻璃外管透過(guò)率衰減的最重要的一個(gè)因素。由于光熱發(fā)電項(xiàng)目一般都是安裝在沙漠、戈壁、荒灘等地方，灰塵風(fēng)沙大，長(zhǎng)期沙塵的沖擊會(huì)使得玻璃表面變得粗糙，導(dǎo)致透射率降低，大幅降低太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率。(b). 集熱管外部都為玻璃管，玻璃與水的接觸角為30°～40°，所以玻璃很容易形成水珠，并且水珠不易滑落，在水干燥過(guò)程中，又極易吸附空氣中的沙塵，干燥后形成水痕，長(zhǎng)期積累形成污垢，從而降低光透射率，也就會(huì)降低太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化率，所以必須保證玻璃表面清潔，否則會(huì)影響透光率和熱吸收能力、降低太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化效率。

現(xiàn)有的解決方案：對(duì)集熱管玻璃表面易臟的問(wèn)題，增加超疏水涂層是一種解決方案。超疏水涂層能增加玻璃與水的接觸角，物體表面的污染物（主要是油和灰塵、砂），在風(fēng)、雨（水）、雪等外力作用下能夠自行掉落，實(shí)現(xiàn)自清潔效能。如改性水性聚氨酯涂料能一定程度上實(shí)現(xiàn)超疏水能力，但是其光學(xué)透過(guò)率約為78%~87%。具有一定透明度的硅氟改性聚甲基丙烯酸酯在制備疏水性自清潔涂料時(shí)也有著廣泛應(yīng)用。但是都存在著透光度較低的問(wèn)題。另外含聚酯類(lèi)材料的超疏水涂層還存在另外一個(gè)問(wèn)題，耐候性差和耐磨性能差，在長(zhǎng)時(shí)間太陽(yáng)光的照射下和沙塵沖擊下易老化，不能達(dá)到商業(yè)太陽(yáng)能系統(tǒng)20年以上壽命的要求。還有現(xiàn)有技術(shù)提出在真空管罩玻璃管外表面粘合一層光催化膜（如二氧化鈦）實(shí)現(xiàn)對(duì)污物的分解，并通過(guò)水淋實(shí)現(xiàn)集熱管自清潔的目的。二氧化鈦光催化技術(shù)對(duì)有機(jī)物的分解清潔能力不錯(cuò)，但是對(duì)沙塵的清潔能力很弱。從商用集熱太陽(yáng)能系統(tǒng)的應(yīng)用來(lái)看，主要應(yīng)用區(qū)域是在光照資源豐富的荒漠區(qū)域，需要對(duì)沙塵有良好的清潔能力，因此光催化技術(shù)達(dá)不到自清潔的效能。

對(duì)集熱管玻璃不耐沙塵沖擊的問(wèn)題：增加保護(hù)套管是一種方案，但是保護(hù)套管本身的耐沖擊能力和透光率性能較差，導(dǎo)致實(shí)用性不強(qiáng)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題即在提供一種超疏水耐磨石墨烯復(fù)合涂層及應(yīng)用該涂層的太陽(yáng)能集熱管，其同時(shí)具有高耐磨、耐沖擊、耐候性強(qiáng)的特征，能滿足商業(yè)太陽(yáng)能光熱系統(tǒng)在沙塵惡劣環(huán)境下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定高效的運(yùn)作。所謂“自清潔”，是指物體表面的污染物，在風(fēng)、雨、雪等外力作用下能夠自行掉落或分解。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)手段如下所述。

一種包含超疏水耐磨石墨烯復(fù)合涂層的耐磨損自清潔太陽(yáng)能集熱管，包含玻璃外管及套設(shè)于其內(nèi)的金屬內(nèi)管，二者之間形成密閉空腔，所述玻璃外管的內(nèi)、外壁分別涂覆有增透涂層，在各增透涂層外覆有超疏水耐磨石墨烯復(fù)合涂層，復(fù)合涂層的厚度在15nm-50nm之間。

所述金屬內(nèi)管外涂覆有選擇性吸收涂層。