新型納米涂層吸熱材料將推進商業化應用
發布者：本文記者Crystal | 來源：CSPPLAZA光熱發電網 | 0評論 | 7551查看 | 2014-12-02 11:19:00
CSPPLAZA光熱發電網報道：不久前，UCSD（美國加州大學圣地亞哥分校）的研究團隊開發出一種硅硼化物納米殼材料，他們宣稱該材料可以使90%以上的陽光被吸收并轉化為熱能。但是究竟這種材料能夠為當前的光熱技術帶來多大的提升還有待觀察。
一些業內人士在接受媒體采訪時認為該材料尚不足以為光熱發電行業帶來突破性進展。
歐洲太陽能熱發電協會主席Luis Crespo就是其中之一，他認為雖然今年10月份公布的這種硅硼化物納米殼材料（silicon boride-coated nanoshell）可以將90%的光能轉化成熱能，但是它并不能給當前的光熱發電技術帶來顯著的提高。
該材料的研發由UCSD雅各布斯工程學院的功能材料工程研究人員負責，同時這項研究工作也是美國能源部所支持的SunShot計劃的一部分。
近期《納米能源》（Nano Energy）雜志特地發表了兩篇文章對該研究成果進行了報道，除了介紹其擁有超高的光熱轉換效率,還描述該材料可以承受700攝氏度以上的溫度并且可以連續使用多年。
在測試中，該材料在750攝氏度的溫度下保持了約1000小時，而其光學性能和機械粘合性能卻沒有受到多大影響。UCSD描述其特性時稱多種分子直徑為10納米到10微米之間的粒子構成了該材料特殊的多尺度結構。
UCSD研究團隊認為這項研究成果將對光熱電站的運營商產生很大的吸引力，但前提是業主必須將電站停運幾天并使用新材料對原有吸熱器進行鍍膜，而且以后每年都要停運幾天對吸熱器進行檢查、涂層修復或再次鍍膜。
吸熱器重新鍍膜
但是，Crespo對這種想法并不認同。他認為使用這種新型太陽能吸收材料在高溫下運行后幾乎每年都需要更換，但目前正在使用的吸熱器只需要每5~10年更換一次。
此外，他指出目前正在使用涂層材料的光熱轉換效率一般可以達到85%左右，而新型硅硼化物納米殼材料可以使光熱轉換效率達到90%，雖然有一定的提高，但并不能使光熱技術實現突破性的進展。
Crespo表示：“這可能是一種進步，但并不是一個突破。”他認為，一種新材料為行業帶來的價值有多大最終取決于“它的使用成本和使用壽命。”
從經濟性角度考慮，Jin表示：“在過去三年中，我們開發了幾種不同類型的太陽能吸收涂層材料，所以成本可能取決于選擇了什么樣的材料和采用什么樣的加工方法。一般來說,這些納米顆粒生產過程并不困難，另外原材料也不是很昂貴，所以相對來說我們認為這種新材料還算很便宜的。”
Jin指出，有些新材料是利用陶瓷加工的，所以可能很容易實現規模化生產，他表示：“準確的成本由產量、市場規模和產品性能要求所決定。我們計劃在未來幾年里，繼續努力來進一步提高材料的性能、生產工藝和長期運行的穩定性，然后我們會想辦法進一步降低生產成本，但總體來說這些材料不會非常昂貴。”
更高的工作溫度
這也無妨，因為事實上這種材料似乎是為塔式光熱發電吸熱器專門設計的，可以承受比其它光熱發電技術路線更高的運行溫度。
但塔式光熱發電技術目前正處于上升的發展趨勢，它只是許多光熱發電技術路線中的一種。目前塔式光熱發電項目的裝機量還不能與槽式光熱發電項目相比。
另外，如果這種新材料只需要10年左右更換一次的話，那么它的市場需求量很可能比較低，除非它也可以被應用到其它市場領域。
UCSD的研究小組目前正在嘗試將其應用到其它類似的光熱發電技術中，但尚不清楚這些領域所適用的納米涂層材料是否能夠實現規模化效益和較低的生產成本。
Jin表示：“線聚焦方式的槽式光熱發電項目的聚光比相對塔式較低，我們正在加州大學圣地亞哥分校開發適應其實際使用需要的新品種納米材料涂層，可以有效地降低熱量損失。”
該材料實現商業化的另一個潛在問題是，使用新材料必須能為電站運營商帶來比使用現有涂層材料更多的利潤，否則他們很可能因為較高的認知風險而不敢使用它們。
目前，Jin和他的研究團隊（包括UCSD電力科學部教授Zhaowei Liu和計算機工程與機械工程學教授Renkun Chen）正在通過一些商業合作來實施新型納米涂層材料的下一步商業化計劃。
Jin表示：“目前有很多公司和研發機構都對這些新型納米涂層材料非常感興趣。我們正在和幾家具有光熱發電業務的公司和一些太陽能吸熱器制造廠商討論進一步發展思路和可能的商業化模式。”
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