太阳能集热器制造技术

本发明专利技术涉及一种太阳能集热器，该太阳能集热器包括一上基板、一下基板、一吸热层、一边框支架和多个支撑物。所述上基板和所述下基板相对设置。所述边框支架设置于所述上基板和下基板之间。所述上基板、下基板及边框支架共同构成一空腔。所述吸热层设置于所述下基板位于所述空腔内的上表面。所述多个支撑物间隔地设置于所述空腔内，并分别与所述上基板和吸热层相接触。所述吸热层为一碳纳米管结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种太阳能集热器。
技术介绍
随着现代工业，社会的发展，人类社会对于资源和能源的依赖日益加 强。而众所周知，地球上的资源和能源是有限的，所以在各种经济、政治、 科学研究活动中，资源和能源的问题成了首要问题。而由于部分资源可以通 过一些人为的过程加以回收再利用。因此，能源的问题更为突出。太阳能是 人类可以利用的最丰富的能源，也是最廉价的，最洁净的，最有发展前途的 能源。太阳能电池和太阳能集热器是直接利用和吸收太阳能的主要方式。与 太阳能电池相比较，太阳能集热器的效率较高，远高于其它太阳能利用的方 式。但目前太阳能集热器由于受结构和材料等方面的因素局限，应用范围和 领域还比较窄。现在广泛应用的太阳能集热器分为太阳能管式集热器(请参见真空管太 阳能家用热水器及其东西向和南北向放置的比较，太阳能学报，吴家庆等,vo19， p396-405(1988))和太阳能板式集热器两种。请参阅图l,为现有技术中 太阳能管式集热器300,包含一放置在地面上的座体30、 一装设在该座体30 一侧的储水桶32、以及连接所述座体30另一侧与所述储水桶32之间的真空吸 热管34。当该真空吸热管34接收到太阳能后，利用冷水比热水比重大的原理， 而产生冷水下流、热水上升现象，进而^f吏所述真空吸热管34内的液体达到自 然对流循环加热，具有良好的保温性。然而，当太阳光照射到所述真空吸热 管34时，会因该真空吸热管34的圆管曲线，而将光能反射到其他地方，造成 有效集热面积变小、导热效率不佳。而且，所述真空吸热管34的内侧会生成 水垢，所以需要定期清洁、保养，以维持良好的热传导效率，不但费时而且 费力。太阳能板式集热器的出现克服了所述太阳能管式集热器300中出现的问 题。请参阅图2，现有技术中的太阳能板式集热器500包含一上基板50、 一下基板52、边框支架56和多个支撑物58。其中，所述上基板50为一透光基板， 下基板52为一吸热板，由铜、铝合金(要求防锈铝)、不锈钢、锌等材料制成。 所述上基板50和下基板52构成一空腔60,该空腔60的两侧设有边框支架56。 所述上基板50和下基板52之间设置有多个支撑物58。然而，所述下基板52的制备过程，需要在较高的真空绝热环境下进行， 并要加热到较高的温度，生产工艺复杂。因此，使得下基板52的制备过程中 的成本较高，从而相应地使得所述太阳能板式集热器500的成本较高，不适于 大面积普及推广应用，而且所述太阳能板式集热器500对太阳能的转化效率较 低。因此，确有必要提供一种太阳能集热器，所得到的太阳能集热器对太阳 能具有较高的转化效率，且制备过程中的成本较低、适于大面积普及推广应 用。
技术实现思路
一种太阳能集热器包括一上基板、 一下基板、 一吸热层、 一边框支架和 多个支撑物。所述上基板和所述下基板相对设置。所述边框支架设置于所述 上基板和下基板之间。所述上基板、下基板及边框支架共同构成一空腔。所 述吸热层设置于所述下基板位于所述空腔内的上表面。所述多个支撑物间隔 地设置于所述空腔内，并分别与所述上基板和吸热层相接触。所述吸热层为 一碳纳米管结构。与现有技术相比较，所述太阳能集热器具有以下优点其一，由于碳纳 米管具有良好的吸热性，故，采用碳纳米管结构作吸热层，可提高太阳能集 热器对太阳能的能量转化效率，对太阳能吸收均匀。其二，由于碳纳米管结 构的制备过程中的成本较低，故，采用碳纳米管结构作吸热层，适于大面积 普及推广应用。附图说明图l是现有技术中的太阳能管式集热器的结构示意图。 图2是现有技术中的太阳能板式集热器的结构示意图。 图3是本技术方案实施例的太阳能集热器的侧视结构示意图。5图4是本技术方案实施例的太阳能集热器的俯视结构示意图。图5是是图3中的部分有序碳纳米管层III的放大示意图。图6是本技术方案实施例的太阳能集热器中吸热层对太阳光的吸收率随吸热层厚度的变化图。图7是本技术方案实施例的太阳能集热器中吸热层对太阳光的透射i普和反射谱。图8是本技术方案实施例的太阳能集热器中吸热层对太阳光的吸收i普。 具体实施例方式以下将结合附图详细说明本技术方案太阳能集热器及其制备方法。 请参阅图3及图4,本技术方案实施例提供一种太阳能集热器100包括 一上基板IO、 一下基板12、 一吸热层14、 一边框支架16和多个支撑物18。 所述上基板10和所述下基板12相对设置。所述边框支架16设置于所述上 基板IO和下基板12之间。所述上基板10、下基板12及边框支架16共同构 成一空腔20。所述吸热层14设置于所述下基板12位于所述空腔20内的上 表面121。所述多个支撑物18间隔地设置于所述空腔20内，并分别与所述 上基板IO和吸热层14相接触。所述吸热层14为一碳纳米管结构。所述上基板10为一透光基板，该上基板10采用透明材料制成，如玻璃、 塑料、透明陶瓷、高分子透明材料等。所述上基板10的厚度为100微米 5 毫米，优选为3毫米。所述上基板IO的形状不限，可以是三角形、六边形、 四边形等。所述下基板12为一集热基板，该下基板12可采用玻璃制成，或者采用 导热性能较好的材料制成，如锌、铝或者不锈钢等。所述下基板12的厚度 为100微米 5毫米，优选为3毫米。所述下基板12的形状不限，可以是三 角形、六边形、四边形等。所述边框支架16可采用玻璃等材料制成。所述边框支架16的高度为 100微米 500微米，优选为15(M敛米 250微米。所述空腔20内为真空绝热环境，抑制空气的自然对流，从而减少所述 太阳能集热器100中对流换热的损失，起到保温作用，从而大大提高所述太 阳能集热器100的热效率。所述空腔20内也可以不采取真空的环境，还可以在其中形成一种能够透光且保温的间隔层，该间隔层填充整个空腔，可以 由透明的泡沫型材料如耐热塑料制成，也可以采用一些导热效果较差的气体 如氮气充当间隔层。所述吸热层14为一碳纳米管结构，该碳纳米管结构包括无序碳纳米管 层、有序碳纳米管层或者碳纳米管复合材料层。该碳纳米管结构中碳纳米管 均匀分布，可为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或者多壁碳纳米管。当碳纳米 管结构中的碳纳米管为单壁碳纳米管时，该单壁碳纳米管的直径为0.5纳米 50纳米。当碳纳米管结构中的碳纳米管为双壁碳纳米管时，该双壁碳纳米 管的直径为1.0纳米 50纳米。当碳纳米管结构中的碳纳米管为多壁碳纳米 管时，该多壁碳纳米管的直径为1.5纳米 50纳米。所述碳纳米管结构包括 黑色的纳米材料即碳纳米管，利用碳纳米管稳定性好和导热率高的优异特 性，所述碳纳米管结构对于太阳光有较好的吸收特性。所述太阳能集热器100 中吸热层14对太阳光的吸收率随吸热层14厚度的增加而增加，即所述吸热 层14的厚度越厚，对于太阳光的吸收效率越高。所述吸热层14的厚度大于 3微米。所述无序碳纳米管层包括多个无序排列的碳纳米管。该碳纳米管在无序 碳纳米管层中相互缠绕或者各向同性。所述有序碳纳米管层包括多个有序排列的碳纳米管，该碳纳米管沿固定 方向择优取向排列。所述的多个碳纳米管在该有序碳纳米管层中平行于所述 有序碳纳米管层的表面排列，且沿同一方向或者沿多个方向择优取向排列。所述碳纳米管复合材料层包括导电金属微粒、低熔点玻璃、有机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能集热器，其包括：　一上基板；　一下基板，该下基板与所述上基板相对设置；　一边框支架，该边框支架设置于所述上基板和下基板之间，并与所述上基板和下基板共同构成一空腔；　多个支撑物，该多个支撑物间隔地设置于所述空 腔内，并分别与所述上基板和下基板相接触；　其特征在于，所述太阳能集热器进一步包括一吸热层，该吸热层为一碳纳米管结构，并设置于所述下基板位于所述空腔内的上表面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柳鹏，陈丕瑾，刘亮，姜开利，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]