[发明专利]全玻璃真空太阳能集热管外管内外壁镀增透膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及全玻璃真空太阳能集热管外管内外壁镀增透膜的方法，尤其涉及采用溶胶-凝胶法在全玻璃真空太阳能集热管外管内外壁镀增透膜的方法。

背景技术

太阳能集热管的功能是吸收太阳光的辐射能并转化成热能，是太阳能热利用的核心部件之一。目前大量生产并广泛应用的一种太阳能集热管为全玻璃真空太阳能集热管（以下简称太阳能集热管），其包括外玻璃管和内玻璃管，太阳能吸收涂层涂覆在内管的外表面上，太阳能辐射透过玻璃外管被内管上的太阳吸收涂层吸收并转化为热能，内、外玻璃管之间抽成真空以减少对流和传导的热损。当前这种太阳能集热管玻璃外管的热能透过率一般为90%左右，所以在一定程度上，太阳能的利用率还可以进一步提高。

目前提高太阳能利用率的方法一般都是对太阳能集热管内管表面太阳吸收涂层进行改进，不对集热管外管表面的增透进行改进，主要由于用真空法在集热管外管内外表面镀高增透膜在工艺上较难实现，尤其是在外管内表面。

现有溶胶-凝胶技术是一种用化学原料制造陶瓷膜的低温技术，与传统的高温技术相比，该技术可以获得较高的纯度和均匀度。同时由于膜层与基体是以化学键相结合的形式，因此镀层十分牢固，不易剥落。

发明内容

本发明为了克服上述技术背景的不足，提高太阳能集热管外管的热能透过率，开发一种采用溶胶-凝胶方法的全玻璃真空太阳能集热管外管内外壁镀增透膜的方法。

本发明的技术方案为：全玻璃真空太阳能集热管外管内外壁镀增透膜的方法，所述方法主要包括以下步骤，

1）SiO₂溶胶的制备：

取物质的量比为1.0：20-40：1.0-2.0：0.01-0.05的正硅酸乙脂、无水乙醇、去离子水和催化剂，将正硅酸乙脂、无水乙醇、去离子水混合，再滴加催化剂，20-60℃下经磁力搅拌反应3-6h，再陈化3-5天，制得SiO₂溶胶备用；

2）TiO₂溶胶的制备：

采用分步水解法，取物质的量比为1：25-30：4-6：0.75-1的钛酸丁酯、无水乙醇、去离子水、盐酸，将盐酸、无水乙醇、去离子水混合后剧烈搅拌15-20min，再滴加酞酸丁酯溶液，滴加完毕，在室温下置于密封容器内搅拌反应4~8小时，室温下陈化一天后，得到TiO₂溶胶；

3）先将TiO₂溶胶进行预处理，按TiO₂溶胶与无水乙醇1：100~250的体积比进行搅拌稀释0.5h，再陈化1天待用；

采用提拉法镀膜，将经清洗干燥的全玻璃真空太阳能集热管外管放在提拉机上，外管先在已稀释的TiO₂溶胶中充分浸渍30s之后，向上提拉，提拉速率为1-20cm/分，再将附着湿膜的外管在室温下晾放20-30分钟，然后在60℃下干燥30min；

4）将经步骤3处理的外管放入经预处理的SiO₂溶胶中，把外管先在SiO₂溶胶中充分浸渍30s之后，向上提拉，提拉速率为1-20cm/分，再将湿膜在室温下晾放20-30分钟，然后在60℃下干燥30min；

经上述步骤得到内外壁均镀上TiO₂膜与SiO₂膜的太阳能集热管外管。

本发明中，所述步骤1中的催化剂为盐酸或氨水溶液。

本发明中，还可以采用酸碱法对太阳能集热管外管内外壁镀增透膜，采用该方法时，所述操作步骤为：

1）SiO₂溶胶的制备：

先制备酸性SiO₂溶胶，取物质的量比为1.0：20-40：1.0-2.0：0.01-0.05的正硅酸乙脂、无水乙醇、去离子水和盐酸溶液，将正硅酸乙脂、无水乙醇、去离子水混合，再加入盐酸溶液为催化剂，30-60℃下经磁力搅拌反应3-6h，再陈化3-5天，制得酸性SiO₂溶胶备用；

再制备碱性SiO₂溶胶，取物质的量比为1.0：20-40：1.0-2.0：0.01-0.05的正硅酸乙脂、无水乙醇、去离子水和氨水溶液，将正硅酸乙脂、无水乙醇、去离子水混合，再加入氨水溶液为催化剂，30-60℃下经磁力搅拌3-6h反应充分，再陈化3-5天，制得碱性SiO₂溶胶备用；