中國(guó)粉體網(wǎng)訊  當(dāng)前,，歐洲能源危機(jī),，讓不少人意識(shí)到可再生資源的重要性。太陽(yáng)作為取之不盡用之不竭的優(yōu)質(zhì)能源,，合理利用實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換投入利用是一大好事,。近幾年也有不少關(guān)于陶瓷材料用于太陽(yáng)能系統(tǒng)的研究。

1,、黑瓷復(fù)合陶瓷太陽(yáng)板

陶瓷材料應(yīng)本身的材質(zhì)優(yōu)勢(shì)可被應(yīng)用在塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的吸熱器上,，最具有代表性的就是黑瓷復(fù)合陶瓷太陽(yáng)板,，其吸收體材料——無(wú)白度要求的普通陶瓷，是目前已知的成本最低,、使用壽命最長(zhǎng),、性能最穩(wěn)定的工程材料之一。

其涂層材料為釩鈦黑瓷,，釩鈦黑瓷的原材料可從工業(yè)廢棄物提釩尾渣中取得,，其成本低廉，約為同質(zhì)量硼硅玻璃及鋼材的1/10,。陶瓷具有防凍,、抗老化、抗腐蝕,、易制造等特點(diǎn),，以此該太陽(yáng)能集熱器有著傳統(tǒng)類型無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。其次陶瓷太陽(yáng)板導(dǎo)熱系數(shù)與金屬之間導(dǎo)熱系數(shù)差別不大,，其太陽(yáng)能加熱過(guò)程是穩(wěn)定傳熱過(guò)程,，非瞬間傳熱過(guò)程。

2,、堇青石-莫來(lái)石儲(chǔ)熱陶瓷

太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)真正做到了能源的清潔與利用,，在高效利用的同時(shí)，儲(chǔ)熱系統(tǒng)也是最為重要的一環(huán),，儲(chǔ)熱系統(tǒng)有效的解決和平衡了太陽(yáng)光輻射和能源利用的同步問(wèn)題,。陶瓷儲(chǔ)熱材料主要包括粘土、剛玉,、莫來(lái)石,、氧化鋯、鈦酸鋁,、碳化硅和堇青石等,，這些材料具有原料來(lái)源廣泛、耐腐蝕等優(yōu)勢(shì),，但也存在抗熱震性能差和儲(chǔ)熱密度小的問(wèn)題,，因此制備滿足太陽(yáng)能熱發(fā)電高溫儲(chǔ)熱材料性能要求的堇青石-莫來(lái)石儲(chǔ)熱陶瓷要合理設(shè)計(jì)堇青石和莫來(lái)石復(fù)合品相的種類，且耐高溫的特性使其儲(chǔ)熱溫度更高,，儲(chǔ)熱溫度范圍更寬,。以合成莫來(lái)石和合成堇青石為原料,廢玻璃粉和鈦酸鋁為燒結(jié)助劑,采用常壓燒結(jié)制備的莫來(lái)石-堇青石復(fù)相陶瓷，可用作太陽(yáng)能發(fā)電用的輸熱管道材料,。

3,、碳化硅儲(chǔ)熱陶瓷

碳化硅陶瓷是一種重要的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料，具有耐高溫,、強(qiáng)度高,、導(dǎo)熱系數(shù)大,、熱膨脹系數(shù)小，有較好的抗熱震性能以及化學(xué)性能穩(wěn)定等特性,，完全符合太陽(yáng)能儲(chǔ)熱材料的要求,。我國(guó)八達(dá)嶺太陽(yáng)能熱發(fā)電站利用泡沫碳化硅陶瓷作為集熱塔上的吸熱材料，有研究結(jié)果表明,，采用燒結(jié)碳化硅制成的吸熱體可以使該吸熱器獲得高達(dá)1200℃的出口空氣溫度,，材料沒(méi)發(fā)生破壞。

4,、陶瓷金屬?gòu)?fù)合材料板材

到目前為止,，光熱電站一般仍使用導(dǎo)熱油或熔鹽作為傳儲(chǔ)熱介質(zhì)，系統(tǒng)溫度因此被限制在550攝氏度左右,，效率也因此被限制,。

為了削減成本和拓寬光熱市場(chǎng)機(jī)會(huì)，美國(guó)普渡大學(xué)開(kāi)發(fā)了一種新的材料和制造工藝,，可以將太陽(yáng)能儲(chǔ)存為熱能,，更有效地發(fā)電。這種材料叫陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料板材,，由陶瓷碳化鋯和金屬鎢制成,。

正常集中式太陽(yáng)能發(fā)電廠通過(guò)使用鏡子或透鏡將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，將大量光線集中到一個(gè)小區(qū)域,，從而產(chǎn)生熱量傳遞給熔鹽,；然后將來(lái)自熔融鹽的熱量轉(zhuǎn)移到“工作”流體，超臨界二氧化碳,，其膨脹并用于旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)以產(chǎn)生電力,。為了使太陽(yáng)能電力更便宜，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)就需要更多的熱量產(chǎn)生電力,。而將熱量從熱熔融鹽傳遞到工作流體的熱交換器,，目前由不銹鋼或鎳基合金制成，這些合金在所需的較高溫度和超臨界二氧化碳的高壓下變得太軟,。

陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料板材在測(cè)試階段表現(xiàn)出的主要性能是優(yōu)化的斷裂強(qiáng)度,，對(duì)SCO2（超臨界二氧化碳）的耐腐蝕性和導(dǎo)熱系數(shù)比鋼或鎳基合金高出兩到三倍（超過(guò)700攝氏度運(yùn)行溫度下）。

隨著技術(shù)完善,，最終，這項(xiàng)技術(shù)將允許可再生太陽(yáng)能大規(guī)模滲透到電網(wǎng)中,，大量減少化學(xué)電力生產(chǎn)中的二氧化碳,。

熱力用方面，陶瓷太陽(yáng)能目前應(yīng)用在建筑采暖,、生活熱水制取,，展現(xiàn)出較強(qiáng)的技術(shù)和成本優(yōu)勢(shì),，在“雙碳”經(jīng)濟(jì)背景下，陶瓷太陽(yáng)能將有更大的發(fā)展空間,。

參考來(lái)源：

王玎等人：陶瓷太陽(yáng)能集熱板研究進(jìn)展

吳建鋒等人：太陽(yáng)能熱發(fā)電用堇青石-莫來(lái)石儲(chǔ)熱陶瓷的研制

田江洲：太陽(yáng)能熱發(fā)電用SiC儲(chǔ)熱陶瓷材料的研究

CSPPLAZA光熱發(fā)電平臺(tái)：金屬陶瓷帶來(lái)?yè)Q熱器材料革新 超臨界二氧化碳光熱發(fā)電技術(shù)商業(yè)化更進(jìn)一步

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/空青）

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