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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: 1434
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