[發明專利]一種具有一體化透光保溫層的平板型太陽能集熱器吸熱體及其制備方法

在審

• 申請號: 202210020143.3
• 申請日: 2022-01-10
• 公開（公告）號: CN114165929A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 丁昀;楊慶;趙俊光;成紅娟
• 申請（專利權）人: 蘭州交通大學
• 主分類號: F24S10/40
• 分類號: F24S10/40;F24S70/30;F24S80/65;C09D183/04;C01B33/158
• 代理公司: 蘭州錦知源專利代理事務所(普通合伙) 62204
• 代理人: 杜文化

本發明公開了一種平板型太陽能集熱器吸熱體，該吸熱體的外表面附著有硅烷氣凝膠層。該硅烷氣凝膠層通過以下方法獲得：吸熱體在含醇和甲基三甲氧基硅烷的氣氛中進行等離子體處理的步驟；在吸熱體的表面形成硅烷濕凝膠層的步驟；將硅烷濕凝膠層干燥形成硅烷氣凝膠層的步驟。與現有技術相比，本發明的吸熱體采用硅烷氣凝膠作為其透光保溫層，可以省去現有的透明蓋板，避免使用透明蓋板時產生的各種缺陷。

技術領域

本發明涉及太陽能集熱器領域，具體涉及一種具有一體化的透光保溫層的平板型太陽能集熱器吸熱體透光保溫結構制備方法。

背景技術

圖1是現有平板型太陽能集熱器一種典型的結構示意圖，包括吸熱體1、透明蓋板2、隔熱體3和殼體4，圖2是一種典型的吸熱體結構示意圖，包括吸熱材料11、排管12和集管13，太陽輻射能穿過透明蓋板被吸熱體采集并利用傳熱工質將吸熱體熱量通過的排管與集管向外傳遞輸出利用。透明蓋板一般采用玻璃蓋板，其與吸熱體之間的空氣夾層起降低吸熱體工作時的高溫對周圍環境的熱交換損失，實現透光保溫功能。該種透光保溫方式主要存在以下問題：1.玻璃蓋板自重較大，現場安裝和使用均較困難。2.當吸熱體溫度較高時，空氣層在集熱器內部會出現自然對流，產生較大的對流熱損失。3.空氣層還會因有水汽等導致集熱器起霧、腐蝕吸熱涂層，減少集熱器的使用壽命，同時水汽液化還會接觸到玻璃蓋板，引起凝霧或凝液現象，阻礙了陽光射入太陽能集熱器內，影響集熱器的集熱效率。

發明內容

基于上述現有平板型太陽能集熱器透光保溫方式的不足，本發明的目的在于通過在平板型太陽能集熱器吸熱體上制備一體化的透光保溫層，從而可以省去透明蓋板，避免出現上述問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種平板型太陽能集熱器吸熱體，其特點在于，所述吸熱體的外表面附著有硅烷氣凝膠層。

一種平板型太陽能集熱器，其特點在于，所述平板型太陽能集熱器的吸熱體采用如上所述的吸熱體。

在平板型太陽能集熱器吸熱體上制備一體化的透光保溫層的方法，包括：

吸熱體在含醇和甲基三甲氧基硅烷的氣氛中進行等離子體處理的步驟；

在吸熱體的表面形成硅烷濕凝膠層的步驟；

將硅烷濕凝膠層干燥形成硅烷氣凝膠層的步驟。

優選地，所述醇為乙醇和/或乙二醇。

通過蒸發醇和甲基三甲氧基硅烷的混合液體提供等離子體處理所需的醇和甲基三甲氧基硅烷。優選地，混合液體采用甲基三甲氧基硅烷、乙醇和乙二醇體積比為3:1:1的混合液體。

優選地，在吸熱體的表面形成硅烷濕凝膠層的步驟包括：

將甲基三甲氧基硅烷、水、乙醇和酸混合形成含硅高分子溶膠；

將含硅高分子溶膠與堿混合后施于吸熱體，老化，從而在吸熱體的表面形成硅烷濕凝膠層。

更優選地，所述甲基三甲氧基硅烷、水、乙醇和酸的摩爾比為1:3:5:0.003。

優選地，所述酸為鹽酸，所述堿為氨水。

優選地，老化的時間為1-4天。

更優選地，含硅高分子溶膠先與環己烷混合均質，再與堿混合。利用環己烷降低表面張力，以利于常壓干燥，防止過大的表面張力破壞氣凝膠骨架結構。

優選地，干燥的溫度為50-120℃。

更優選地，硅烷濕凝膠層先在50℃干燥，再以5℃/小時的速率升溫至85℃繼續干燥。