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〈Solar energy coating technology to reduce costs 太陽能塗料─大大降低技術成本〉-【化工字典-討論區-www.coi.tw 】

作者 : Chemical Dictionary
性別 : 男
文章主題 : Solar energy coating technology to reduce costs 太陽能塗料─大大降低技術成本 人氣指數 : 1308
發表時間 :2015/8/8 上午 11:39:54   


Solar energy coating technology to reduce costs 太陽能塗料─大大降低技術成本

太陽能塗料主要有反射太陽能塗料和吸收太陽能塗料。反射太陽能塗料主要用於建築隔熱,吸收則用於建築保溫和太陽能的收集和應用。

反射太陽能塗料
反射太陽能塗料是通過塗層的吸收輻射比的調節來達到降溫目的。吸收輻射比是指物質吸收太陽能的吸收系數α與其熱發射系數ε之比,α/ε比值越小,降溫程度越大,研究反射太陽能塗料就是要通過對顔料和成膜物的選擇來調節α/ε值。
反射太陽能塗料所用樹脂除了應具備外牆塗料基料標准性能外,還應選擇耐紫外線照射性能好的樹脂,丙烯酸酯樹脂有很好的耐候性、耐紫外線降解性和保光性,是目前外牆塗料中選用較多的一種樹脂,因爲它具有很好的物理性能,塗裝後表面光滑堅韌、耐水洗,具有優良的光澤保持性,不退色、不粉化、附著力強、耐化學腐蝕,但是,其塗層耐熱性不好,受熱後易發粘,導致塗層耐沾汙性下降,做爲反射太陽能塗料的基料還不夠理想,故選用改性的丙烯酸酯樹脂。

有機矽樹脂具有良好的耐熱性、耐候性、保光性、抗顔料粉化性和耐紫外線降解性,正好用於丙烯酸樹脂的改性。
適用於丙烯酸樹脂改性的有機矽樹脂爲乙氧基(或甲氧基)的有機矽低分子聚合物,此種含有活性官能基團的有機矽低分子聚合物,可與含羥基的丙烯酸酯樹脂用溶劑法進行熱縮聚反應,製成有機矽改性丙烯酸樹脂,以這種改性樹脂做爲反射太陽能塗料的基料效果好。

反射太陽能塗料中的顔填料的作用是增加對光線及輻射源的反射作用。
對於顔料來說,其反射作用是指顔料散射入射光的能力。由於顔色是影響反射的一個重要因素,所以一般高反射塗層均爲白色。光在白色顔料中的反射可高達99%以上。入射光進入顔料顆粒的介面之後,經多次的反射,總反射率可達99%。但是顔料被分散到漆基中,則部分光線被漆基吸收。被吸收的這部分光線取決於顔料與漆基的折射指數的差值,差值越大則被吸收的光線越少也就是顔料與漆基的折射指數的差值越大則反射光線越強。顔料的折射指數比漆基的折射指數大而引起的反射屬於菲涅型反射,圖2-14-2表示用於折射指數爲1.5的樹脂中菲涅耳反射率隨顔料折射指數變化的情況。反射能力是隨顔料折射指數的增加而急劇地增加。在白色顔料中,金紅石型二氧化鈦折射指數最高。
當顔料顆粒的直徑與入射光波的比例(d/λ)爲0.1-10時,則顔料表現爲菲涅耳型反射,將這種反射調節好對製造反射太陽能塗料是有益的。
選定原材料後,再依據需要確定顔填料的體積濃度,當顔填料體積濃度爲25%或更小時,漆膜呈現高光澤表面屬鏡面反射。若顔料的體積濃度較高,反向則接近漫反射。當顔料的體積濃度爲臨界體積濃度時,即表示有足夠的樹脂固定顔料粒子。臨界體積濃度的值隨著顔粒形狀的大小、粒子分佈、樹脂對其的潤濕能力大小而變。試驗當超臨界體積濃度時,雖有利於抗紫外線輻射但塗膜機械性能下降,增加施工困難。通過試驗擬定,如以氧化鋅爲顔料,矽丙樹脂液爲基料,配製反射太陽能塗料的顔基比爲3:1或4:1爲好。

吸收太陽能塗料
澳大利亞有一位名叫米爾切的科學家,研製成功一種能夠有效吸收太陽能的塗料。塗料的第一層是由氧化矽製成的防陽光反射層,對照射在塗料上的陽光只吸收不反射,防止熱量的損失。第二層是吸收陽光熱量的金屬陶瓷層。第三層是導熱性良好的金屬層。這三層總厚度只有100納米,經過實驗,這種新型塗料可以將接收陽光的98%轉變成熱能,並使熱能轉變爲電能的總效率達到20%以上。

耐高溫隔熱保溫塗料
耐高溫隔熱保溫塗料(1700℃)採用志盛威華特製溶液加工而成,是一種水性、隔熱保溫、阻燃、環保塗料,熱反射率爲90%,導熱系數爲0.03W/m.K,能有效抑制太陽和紅外線的輻射熱,隔熱抑制效率可達90%左右,可抑制納米物體和低溫物體的熱輻射和熱量的散失,對室內熱量可保持70%不散失,對低溫物體可有效保冷並能抑制環境輻射熱而引起的冷量損失,可防止冷凝發生。另外本産品施工簡單,可以直接用刷子直接塗抹在物體表面上。
特性:納米隔熱塗料防水、防裂、耐磨、抗酸堿,重量輕、施工方便、使用壽命長,安全性好,不燃,無毒無味等特點。通過納米粒子對紅外線的反射,使其具有持續長期的隔熱效果。

使用效果:
(1)在1100℃的物體表面塗上8mm納米隔熱保溫塗料,溫度就能降低到100℃以內。
(2)在納米管道、設備、容器的外表面噴塗,可以有效抑制熱輻射和熱量的損失,在工業窯爐外表面僅塗6mm厚的納米隔熱保溫塗料就可以減少熱量損失30%以上。
(3)在零下30℃的箱體塗10mm厚的納米隔熱保溫塗料,24小時箱體堛熒贖蚺ㄖC於0℃。

美研發可聚太陽能的玻璃塗料
人們通常在屋頂安裝一塊大面積電池板,用以採集太陽能。但是這種方法價格高昂而且效率平平。現在,只要在普通玻璃窗上加一層塗層就能採集太陽能並供能,而且完全不影響採光。
研發這項技術的是麻省理工學院的科學家們。他們按特殊比例混合至少兩種塗料製成一種聚能材料,以吸收各種波長的光線。在玻璃邊緣安裝太陽能電池後,將混合塗料塗在玻璃表面。塗料吸收太陽光後會把光線以不同波長傳輸到安裝在玻璃邊緣的太陽能電池中。
這種聚能材料不僅適用於玻璃,還可以用於塑膠板等物質。
麻省理工學院電氣工程師、研究小組負責人馬克.巴爾多說:塗層可以在大面積物體,如玻璃窗上採集陽光,然後將其傳輸到窗格邊緣的太陽能電池中。
這種塗料可以製成彩色,也可以透明無色。以透明色塗在玻璃窗上時不會影響採光。
目前,絕大多數太陽能聚能器使用大型移動鏡面追蹤太陽光,並産生高光強。但是大型移動鏡面配置和維修費用頗高,而且整個裝置體積龐大,浪費空間。新聚能技術的問世解決了這些問題。
由於這種技術生産流程不複雜,材料費用也不昂貴,研究人員相信不出3年,它就會被廣泛使用,並在市場上佔有一席之地。此外,還可以在現有太陽能電池板上加入這一技術,花費不高,卻可以使效率提高近50%。
巴爾多說:我們認爲這是一種實用的技術。它大大降低了成本。
美國能源部基礎能源科學辦公室計劃局局長阿拉溫達.基尼說:這種技術成本低,在太陽能使用領域是革命性的進步。



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