太陽能集熱板
按吸熱板涂層可分類為:電鍍涂層、化學(xué)表面轉(zhuǎn)化涂層、真空鍍涂層。
⒈電鍍涂層:
⑴黑鉻涂層
黑鉻涂層的吸收比α和發(fā)射比ε分別為0.93~0.97和0.07~0.15,α/ε為6~13,具有優(yōu)良的光譜選擇性。黑鉻涂層的熱穩(wěn)定性和抗高溫性能也很好,適用于高溫條件,在300℃能長期穩(wěn)定工作。此外,黑鉻涂層還具有較好的耐候性和耐蝕性。但是,現(xiàn)在采用的電鍍黑鉻工藝,電流密度大(15~200A/dm2),溶液導(dǎo)電性差,電鍍時會產(chǎn)生大量的焦耳熱,需要冷卻和通風(fēng)排氣才能維持正常生產(chǎn)。另外,黑鉻鍍在非銅件上,需要先預(yù)鍍銅,再鍍光亮鎳,最后鍍黑鉻,生產(chǎn)成本較高。
⑵黑鎳涂層
黑鎳涂層的吸收比α可達(dá)0.93~0.96,熱發(fā)射比ε為0.08~0.15,α/ε接近6~12,其吸收性能較好。黑鎳涂層很薄,為了提高涂層與基體的結(jié)合力和耐蝕性,常采用中間涂層(如Ni,Cu,Cd)或雙層鎳涂層。由于黑鎳涂層的熱穩(wěn)定性、耐蝕性較差,通常只適用于低溫太陽能熱利用。
⑶黑鈷涂層
黑鈷涂層的主要成分是CoS,具有蜂窩型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),其吸收比α可達(dá)0.94~0.96,發(fā)射比ε為0.12~0.14,α/ε為6.7~8。
⒉電化學(xué)表面轉(zhuǎn)化涂層
⑴鋁陽極氧化涂層
鋁及鋁合金的陽極氧化可在硫酸介質(zhì)中進(jìn)行,但在太陽能熱利用中,主要用磷酸介質(zhì)。鋁氧化涂層著色有多種工藝,其中電解著色工藝獲得的涂層,具有牢固、穩(wěn)定、耐曬優(yōu)良特性,并且可進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。
鋁陽極氧化涂層是一種多孔膜,孔隙率達(dá)22%,電解著色時金屬易沉積在微孔中。用于電解著色的金屬鹽類有:鎳鹽、錫鹽、鈷鹽和銅鹽等。
鋁陽極氧化涂層,耐蝕、耐磨和耐光照等性能也相當(dāng)好,在平板太陽能熱水器中已得到廣泛應(yīng)用。
⑵CuO轉(zhuǎn)化涂層
以陽極氧化法制取的CuO轉(zhuǎn)化涂層,NaOH電解液的濃度為1mol/L,電流密度為2mA/cm2,溫度為50~57℃。涂層的吸收比可達(dá)0.88~0.95,法向發(fā)射比為0.15~0.30。這種CuO涂層有一層黑色絨面,保護(hù)不好,會導(dǎo)致吸收比的降低。
⒊真空鍍涂層
可以采用真空蒸發(fā)和磁控濺射技術(shù)制備選擇吸收性能優(yōu)良的涂層,但后者的設(shè)備比較簡單,工藝控制方便,容易在大面積上獲得均勻一致的涂層。
目前,國內(nèi)生產(chǎn)的全玻璃真空集熱管和高檔平板集熱器吸熱板都采用磁控濺射技術(shù)制備吸收涂層。