黑镍黑铬太阳能选择性吸收涂层的制备与研究

【摘要】：随着能源和环境问题的日益严峻,太阳能热利用技术在工业上的应用成为人们关注的焦点。太阳能热利用中的太阳能选择性吸收涂层制备技术是太阳能热利用的关键技术之一。本文分类总结了中高温选择性吸收涂层的基本类型、作用机理和制备方法的同时,介绍了国内外科研工作者的研究工作和最新成果,并设计研制了黑镍、黑铬两种太阳能选择性吸收涂层,并对其选择性吸收机理进行了探讨。 本论文通过分析选择性吸收涂层的基本类型,结合实验室实际制备条件,设计了黑镍、黑铬选择性吸收涂层结构,选择了较为合适的选择性吸收涂层红外反射层(银)。实验过程为采用电镀方法在黄铜基体表面电化学沉积黑镍、黑铬涂层,并分别研究电镀时间、电流密度以及光亮银底层等工艺参数对这两种选择性涂层的吸收率a及发射率ε的影响,最后获得了较为适宜的制备条件。 本论文采用SEM、EDS、XRD以及选择性因子(α/ε)等方法对涂层进行表征,对黑镍、黑铬涂层的表面形貌、表面元素组成以及其相结构进行了分析,并通过涂层截面SEM对涂层厚度以及其对于涂层选择吸收性的影响进行了探索,同时本文就黑镍、黑铬涂层的选择性机理进行了论述。 本论文的创新点在于：(1)采用预镀银作为红外反射层,其具有优良的导热性、耐腐蚀性,且具有优秀的光谱反射性,镀层与基体结合良好,同时镀银工艺还存在工艺简单且稳定易控制、残留镀液易于清理等优点,是本实验的理想选择；(2)获得了工艺稳定的具有实用价值的黑镍太阳能选择性吸收涂层(a=0.90,ε=0.06,α/ε=15)；(3)论证了黑镍、黑铬涂层的选择性吸收机理(干涉型和表面结构型),并提出改善其选择性的可行性方案。 【关键词】：太阳能 选择性吸收涂层 电镀 黑镍 黑铬
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TQ153.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 引言9-10
• 1.2 太阳能利用10-14
• 1.2.1 太阳能电池10-11
• 1.2.2 太阳能热利用11-14
• 1.3 太阳能集热器14-15
• 1.4 太阳能选择性吸收涂层的基本概念15-16
• 1.5 太阳能选择性吸收涂层的发展历史16-19
• 1.6 论文研究目标及内容19-20
• 1.6.1 研究目标19
• 1.6.2 研究内容19-20
• 1.7 章节安排20-21
• 第二章 选择性吸收涂层的设计21-29
• 2.1 常见选择性吸收涂层的机理21-24
• 2.1.1 光干涉型吸收涂层21-22
• 2.1.2 本征吸收涂层22
• 2.1.3 表面结构型吸收涂层22
• 2.1.4 金属陶瓷型吸收涂层22-23
• 2.1.5 多层渐变吸收涂层23-24
• 2.2 电镀的基本概念24-25
• 2.3 电镀制选择性吸收涂层25-26
• 2.3.1 黑镍选择性吸收涂层25
• 2.3.2 黑铬选择性吸收涂层25-26
• 2.4 太阳能选择性吸收涂层设计26-28
• 2.4.1 涂层厚度的影响26
• 2.4.2 红外反射底层材料的选择26-27
• 2.4.3 涂层结构设计27-28
• 2.5 采用技术路线28-29
• 第三章 黑镍选择性吸收涂层的研制29-44
• 3.1 实验设备及材料29-30
• 3.1.1 实验设备29
• 3.1.2 主要原料29-30
• 3.2 黑镍涂层的性能表征30-31
• 3.3 黑镍涂层的制备31-35
• 3.3.1 基片前处理31-32
• 3.3.2 银底层的制备32-34
• 3.3.3 黑镍层的制备34-35
• 3.4 最佳制备条件的探讨35-38
• 3.4.1 电镀时间对涂层性能的影响35-36
• 3.4.2 银底层对涂层性能的影响36-37
• 3.4.3 电镀电流密度对涂层性能的影响37-38
• 3.5 黑镍涂层表面SEM38-39
• 3.6 黑镍涂层表面EDS39-41
• 3.7 黑镍涂层XRD物相41
• 3.8 黑镍截面SEM41-43
• 3.9 本章小结43-44
• 第四章 黑铬选择性吸收涂层的研究44-54
• 4.1 实验设备及材料44
• 4.1.1 实验设备44
• 4.1.2 主要原料44
• 4.2 黑铬涂层的性能表征44-45
• 4.3 太阳能选择性吸收涂层的制备45-46
• 4.3.1 基片前处理及预镀光亮银底层45
• 4.3.2 黑铬涂层的制备45-46
• 4.4 最佳制备条件的探讨46-48
• 4.4.1 电镀时间对涂层性能的影响46-47
• 4.4.2 银底层对涂层性能的影响47-48
• 4.4.3 电镀电流密度对涂层性能的影响48
• 4.5 黑铬表面SEM48-50
• 4.6 黑铬涂层表面EDS50-51
• 4.7 黑铬涂层XRD物相51
• 4.8 黑铬涂层截面SEM51-53
• 4.9 本章小结53-54
• 第五章 结论与展望54-56
• 5.1 研究结论54-55
• 5.2 对下一步工作的展望55-56
• 参考文献56-59
• 硕士期间发表的论文和专利59-60
• 致谢60

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