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新材料新发现 粘土也能做成高效太阳板


   陶瓷太阳板的基体是普通陶瓷 ,有粘土就能生产 。这些无白度要求的普通陶瓷是已知成本最低 、寿命最长 、性能最稳定的工程材料之一

  粘土也能做成吸收太阳能的太阳板?没错 ,这不是天方夜谭 ,而且就发生在我们身边 。在人们的印象中 ,太阳能热水器的“核心部件” 几乎全是一排排由玻璃做成的真空管集热器 。但经济导报记者日前在山东省科学院新材料研究所采访时发现 ,一种由粘土做成的太阳能收集装置黑瓷复合陶瓷太阳板 ,已经研制成功并开始工业化生产 。

  “陶瓷太阳板最突出的优势是制造 、使用成本低 ,阳光吸收比不衰减 ,可以与建筑一体化施工 ,与建筑同寿命 。”该成果主要发明人 、山东省科学院新材料研究所研究员曹树梁表示 ,我国陶瓷业产量占全球60%以上 ,因此最有条件大规模生产陶瓷太阳板 ,推广后将对解决全球能源 、气候 、淡水 、耕地问题产生巨大助益 。

  “有粘土就能生产”

  据了解 ,目前市面的太阳能集热器多是玻璃真空管集热器,以及少数由铜管 、铝管等金属做成的平板型集热器 ,平均售价均在1500元/平方米以上 ,高昂的成本成为其大规模推广的“瓶颈” 。陶瓷太阳板的推出 ,使这一问题迎刃而解 。“陶瓷太阳板有粘土就能生产 。”曹树梁介绍说 ,陶瓷太阳板的基体是普通陶瓷 。这些无白度要求的普通陶瓷是已知成本最低 、寿命最长 、性能最稳定的工程材料之一 。

  此外 ,与普通热水器的铝 、铬等金属氧化物吸热涂层相比 ,陶瓷太阳板的表面层是以钢铁工业废弃物(提钒尾渣)制造的钒钛黑瓷 ,主要成分是铁 、铬 、钒 、钛等 ,其成本更低 、寿命更长 、性能更稳定 。如果得以大规模生产 ,其成本不到传统集热器的1/3 。导报记者在山东省科学院新材料研究所内看到 ,工作人员正在安装一间陶瓷太阳板取暖房的屋顶 ,一块块黑色的陶瓷太阳板经过简单拼接固定后 ,加上必要的管道 、水箱等附属设备 ,再覆盖上平整的钢化玻璃 ,就基本完工了 。

  据介绍 ,这种混凝土结构陶瓷太阳能房顶可以与原房顶共用结构层 、保温层 、防水层 ,其结构简单 、造价低廉 ,保温 、隔热效果好于普通房顶 ,还可与建筑一体化施工于向阳墙面 、阳台护栏面等多个部位 。在取暖房内 ,曹树梁打开太阳能热水器开关 ,上百摄氏度的热水瞬间让管道变得十分烫手 。他告诉导报记者 ,即使在寒冷的冬天,水温也能达到90摄氏度以上 ,用来洗澡 、取暖都很“给力” 。

  经国家太阳能热水器质量监督检验中心检测 ,陶瓷太阳板的阳光吸收比为0.95 ,混凝土结构陶瓷太阳能房顶的日得热量为8.6MJ ,均远高于国家标准 。不久前 ,这一成果已取得国家发明专利证书 。能供暖 、发电 ,还能变沙漠为农田按照2006年实施的国家标准“民用建筑太阳能热水系统应用技术规范” ,太阳能热水系统应纳入民用建筑规划和建筑设计中 ,统一规划 、同步设计 、同步施工验收 ,与建筑工程同时投入使用 。但一般的太阳能集热器使用寿命只有15年左右 ,而陶瓷太阳板却可以与建筑同寿命 。

  统计数字显示 ,我国现有建筑物房顶及南墙面各约100亿平方米 ,每年新增各约5亿平方米;我国提钒尾渣占世界总产量的50%以上 ,可供年产陶瓷太阳板数十亿平方米 ,发展前景非常广阔 。值得一提的是 ,不仅在建筑节能方面 ,陶瓷太阳板还可用于荒漠大规模太阳能热水发电 、风道发电 、海水淡化 、苦咸水淡化 ,甚至可以变沙漠为农田 ,解决世界气候问题 。

  曹树梁告诉导报记者 ,目前常用的海水淡化装置每生产1吨淡水需要5元左右 ,而使用陶瓷太阳板用不了1元;仅我国塔克拉玛干沙漠地下就蕴藏着8万亿立方米苦咸水 ,如果能够淡化其中的500亿立方米 ,就可以增加数亿亩耕地 。目前 ,一般太阳能 、风能的上网电价均超过每千瓦时1元 ,高于火力发电每千瓦时约0.4元的上网电价 ,这表明前两者的生产成本仍然很高 ,而陶瓷太阳板正好可以弥补这一“短板”。

  陪同导报记者采访的山东省科学院战略研究所研究员吕兆毅认为 ,新能源的核心是使用成本 ,只有使用成本低于常规能源的新能源 ,才可能成为大规模替代能源 ,陶瓷太阳能集热系统的单位能量使用成本低于常规能源 ,是一种新的可以大规模使用的太阳能利用装置 。

  中国科技发展战略研究院副院长郭铁成表示,陶瓷太阳能改变了传统太阳能的材料 、结构和工艺 ,从国际范围来看也是一项重大原始创新 ,如果能够大规模生产 ,对于工农业都将产生巨大的带动作用。正是看到这一低碳环保产品巨大的市场潜力 ,省内外一些企业已经开始与山东省科学院新材料研究所合作 ,进行陶瓷太阳板的工业化生产 。其中 ,山东3家企业年产能均在500万平方米以上;福建万利(中国)太阳能公司的年产能更高达8000万平方米以上 ,总投资26亿元 ,建成后将成为全球最大的陶瓷太阳板生产基地之一 。

  据了解 ,为使陶瓷太阳板尽快应用到建设项目中 ,福建 、北京等地有关部门均加大了推广力度 ,国家发改委也向新疆有关部门进行了推荐 。
                                                                                      (信息来源 :中国家电网,编辑 :石莹莹)

2012-5-6 9:11:36     浏览人次: 2930