以基于用切断纤维增强的树脂的复合材料形式的太阳光反射器及在太阳能站中的用途制造技术

技术编号:9240663 阅读:165 留言:0更新日期:2013-10-10 04:21
本发明专利技术涉及用于聚光太阳能发电站的太阳光反射器,其包括:以基于用切断纤维增强的树脂的复合材料形式的基底a),所述基底a)具有用于附着的装置b)而无需穿孔或胶合;和金属反射涂层c)。本发明专利技术的反射器用于太阳能收集器中和基于聚光太阳能运转的、更特别地用于产生电力、蒸汽和/或热的太阳能站中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】以基于用切断纤维增强的树脂的复合材料形式的太阳光反射器及在太阳能站中的用途本专利技术涉及涂覆有使光反射的层的以基于用切断纤维(cutfibre)增强的热固性或热塑性树脂的复合材料(compositematerial)形式的太阳光反射器(solarreflector)、该反射器的制造方法以及该反射器在用于各种应用的太阳能收集器(solarcollector)中例如在聚光(concentrated)太阳能发电站(solarpowerplant)中的用途。尽管地球的能源需要正在不断地增加,但容许产生能量的许多化石资源的储备在减少。而且,大多数工业化国家致力于减少温室效应气体的排放并且致力于寻找新的、无污染的没有温室效应的能源。因此,非化石能源的开发是迫切必要的;然而,迄今为止,不存在对于对化石能源进行接班而言在经济上可行的解决方案。多种技术允许对在地球上免费且丰富的太阳光能量进行转化。在这些技术中,聚光太阳能具有大规模地供应热和电能的潜力,因为电能可用光伏式传感器直接产生,或用通过利用太阳辐射的热效应而运转的热太阳能系统间接产生。聚光太阳能发电站的目的是将太阳的能量转化成电或热。该技术在于:通过反射性表面俘获太阳的光线,然后将这些光线聚焦(focus)到由吸收该辐射并且将该聚光的光能(辐射)转化为热的材料组成的接收器的表面上。在该接收器内循环的传热流体容许将该热能(热)输送到如下系统:该系统将该热在回路内转化成电或转化成热而用于工业用途。聚光太阳能发电站可以是如下四种类型:抛物面(parabolic)槽式(trough)反射器电站、塔式电站、抛物面碟式(dish)反射器电站和菲涅尔(Fresnel)反射器电站。就成本、电站寿命、能量产率和维护而言,反射器是聚光太阳能发电站中的关键元件(element)。已知一定数量的可用于聚光太阳能发电站中的反射器技术。根据WO2009/66101和WO2009/106582,在聚光太阳能发电站中目前已知的技术使用由如下构成的反射器:四到五毫米厚度的低氧化铁含量的玻璃,其涂覆有如下的5层各种涂层(coating)(有机和无机的),以确保太阳光线的反射和反射器随时间流逝的完整性:通过相继喷射硝酸银的第一层、然后还原性锡盐的层而施加的反射性银层,用于防止银层被腐蚀的铜层,和仍然用于保护银层的三个漆(paint)层,所述漆层的一些可以是基于铅的。然而,这种类型的反射器呈现出许多缺点。首先,玻璃的存在使反射器为脆性的,并且数百个反射器可能在生产期间、在安装期间和在聚光太阳能发电站的寿命期间被打碎。另外,玻璃的该显著厚度(由于机械强度的原因,为四到五毫米)不仅导致高的重量,而且吸收一些光能。该重量对保持(hold)该收集器的结构体和支持这些结构体的底座构成了强大制约。例如,聚光太阳能发电站中的整个收集器(包括反射器、接收器和结构体)可重为一个电站20000-30000公吨。由该低氧化铁含量的玻璃所引起的光能吸收为约3%-6%,并且因此降低电站的能量产率。这种通常类型的反射器具有小于94%的反射率。该玻璃反射器的另一问题是未被银层吸收或反射的UV射线使位于银层后面的保护性涂层退化。这些玻璃反射器还必须在其反面具有胶合附着件(gluedattachment),以容许将它们附着(attach)至该结构体。与气候条件如UV、风、热、冷、湿度和腐蚀性气氛有关的应力具有使所用的粘合剂(adhesive)退化(降解,degrade)的倾向。在塔式电站的情况中,该玻璃反射器必须是在安装位置上轻轻弯曲的,由此引起损坏并且引起使用坚固的(substantial)装置(means)以保证玻璃的曲率(电站的能量产率方面的关键要素)。最后,由于该玻璃反射器是由在热的作用下被弯曲的平板玻璃生产的,该制造工艺由于玻璃在550℃和1200℃之间的加热而消耗大量能量,并且在玻璃内产生残余应力,所述残余应力可改变反射器的曲率,并且引起光学缺陷并且引起反射率的降低。曲率的控制是保证光线聚焦在接收器上并且使电站的能量产率优化的关键要素。WO2009/066101描述了用于通过如下而限制保护银层的涂层的UV退化的体系:使银层厚度从79-104nm显著增加到超过160nm并且优选地约260nm。然而,该文献中描述的专利技术没有解决与玻璃反射器有关的其它问题。实际上,该文献建议:增加将用于制造反射器的银的量(增加+60%~+325%),以限制该保护性涂层的UV退化。WO2009/106582描述对玻璃进行预处理,以增强其抗冲击性,但是没有解决与玻璃反射器有关的其它问题;而且该处理在反射器的制造中增加了额外的步骤。WO83/00064描述了使用复合物(composite)作为玻璃镜的支持体以改善镜的耐用性(坚固性,robustness)。该体系仅仅解决了玻璃反射器的单个问题,同时增加了反射器的重量,因为复合物支持体的重量被增加到玻璃重量上。US6,989,924和WO2010/078105还描述了没有玻璃的柔性反射膜。不过,这些膜未构成反射器,因为它们必须被胶合至支持体以便呈现将光线反射到接收器上所必需的曲率,并且以便被保持至收集器的结构体。公知的是,胶合结合(gluedbond)是制品在寿命期间破坏(breakdown)的原因。US4,115,177描述了由经玻璃纤维增强的复合物组成的反射器。首先通过将树脂和玻璃纤维同时喷射到模具上,然后通过在真空下施加铝来制造该反射器的工艺没有提供对于需要每个电站几十万个反射器的聚光太阳能发电站所必需的部件(part)的大规模生产而言足够的生产率。而且,技术人员知道:通过同时喷射而制造复合物导致在完成的部件上显著的线性收缩,该收缩对尤其是平均粗糙度(平均Ra)远大于50nm的反射性表面的品质具有不利影响。US5,428,483公开了在经碳纤维增强的塑料(CFRP)基底的正面(前表面)上形成的反射镜。因此,需要改善用于太阳能站(solarplant)的已知反射器以降低其重量和其脆性,同时增加太阳光线反射率。这样的改善使得可降低反射器的生产、安装与维护成本,并且因此降低收集器的成本和聚光太阳能发电站的成本,并且由此允许它们在更大规模上使用。现在已经发现:使用在特定条件下的、基于用切断纤维增强的热固性或热塑性树脂的复合材料容许解决该问题。因此,根据第一主题,本专利技术提供基于复合材料的、具有特定结构和组成的太阳光反射器。本专利技术的第二主题涉及用于制造如根据本专利技术第一主题定义的所述反射器的特定方法。本专利技术还涉及至少两个本专利技术反射器的特定组件。进一步地,本专利技术涉及包括至少一个根据本专利技术的反射器,并且更特别地,至少一个反射器和至少一个接收器的收集器。本专利技术还涉及根据本专利技术的反射器或收集器在聚光太阳能发电站中的用途。最后,本专利技术涉及以聚光太阳能运转的太阳能站,包括如根据本专利技术定义的至少一个反射器或至少一个收集器。因此,本专利技术的第一主题是太阳光反射器,其包括:a)弯曲或平坦的基底,所述基底是以基于用切断纤维增强的树脂的复合材料模塑的部件,优选地具有小于30nm、更特别地小于20nm的粗糙度(平均Ra),b)仅通过模塑由所述模塑部件即基底a)一体承载而无需所述基底的任何穿孔和无需任何粘合剂或胶合装置的附着元件本文档来自技高网...
以基于用切断纤维增强的树脂的复合材料形式的太阳光反射器及在太阳能站中的用途

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.11.04 FR 10043381.太阳光反射器,特征在于其包括:a)弯曲或平坦的基底,所述基底是以基于用切断纤维增强的树脂的复合材料模塑的部件,具有小于30nm的平均粗糙度,b)仅通过模塑由模塑部件即基底a)一体承载而无需所述基底的任何穿孔和无需任何粘合剂或胶合装置的附着元件,这些附着元件b)是:b1)用于将所述反射器附着至支持体的装置,所述装置被锚定或模塑在所述模塑部件即基底a)中,和任选地是b2)模塑的附着装置,所述模塑的附着装置为用于在模塑部件即基底a)之间通过所述模塑部件的边缘的互锁而组装的装置,c)银基金属涂层的反射层,其具有60-200nm的厚度,且具有根据标准ISO9050的超过94%的反射率。2.根据权利要求1的反射器,特征在于:所述金属涂层直接施加到所述基底a)。3.根据权利要求1的反射器,特征在于:层c)的所述金属涂层被施加到有机的、促进粘附的涂层的层d),d)是直接施加到所述基底a)的并且在所述层c)之前施加。4.根据权利要求3的反射器,特征在于:层d)的所述涂层同时是起到降低模塑后获得的所述模塑部件的粗糙度的作用的涂层。5.根据权利要求4的反射器,特征在于:所述层d)的厚度为0.1-20μm。6.根据权利要求1的反射器,特征在于:所述模塑部件由包含至少一种热固性或热塑性树脂、增强用切断纤维和模塑添加剂的模塑组合物获得。7.根据权利要求6的反射器,特征在于:所述树脂是热固性的并且选自不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、或者这些树脂的衍生物或混合物。8.根据权利要求6的反射器,特征在于:所述树脂是热塑性的,并且选自聚丙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯砜、聚碳酸酯、聚苯醚(PPO)、或者这些热塑性树脂的混合物或合金。9.根据权利要求6的反射器,特征在于:所述增强用切断纤维选自玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、玄武岩纤维、亚麻纤维、大麻纤维、竹纤维。10.根据权利要求3的反射器,特征在于:其进一步包括有机的促进粘附的涂层的层e),所述层e)具有0.1-20μm的厚度,被施加到所述层c)。11.根据权利要求10的反射器,特征在于:其进一步包括用于防止所述反射层c)被腐蚀的有机涂层的层f),所述层f)具有10-150μm的厚度,被施加到所述层e)或所述层c)。12.根据权利要求11的反射器,特征在于:所述层e)的促进粘附的功能通过单独的层f)实现,所述层f)同时实现防止腐蚀的功能。13.根据权利要求11的反射器,特征在于:其进一步包括用于保护层c)不遭受UV射线的有机涂层的层g),所述层g)具有10-150μm的厚度,所述层g)能够直接施加到所述层c)或施加到层e)或f),并且如果所述层e)或f)单独存在,直接施加到层c)。14.根据权利要求13的反射器,特征在于:其进一步包括用于防止磨损的有机涂层的层h),所述层h)具有1-20μm的厚度,是以作为表面外层的最后一层的形式施加的。15.根据权利要求14的反射器,特征在于:所述层h)包括选自纳米二氧化钛、银纳米颗粒和纳米管的防垢添加剂。16.根据权利要求10的反射器,特征在于:有机的促进粘附的涂层的层d)或层e)基于包括如下的涂覆组合物:至少一种丙烯酸类树脂和至少一种能热交联的或能辐射交联的丙烯酸类单体。17.根据权利要求11的反射器,特征在于:用于防止层c)被腐蚀的涂层的所述层f)基于如下的有机涂覆组合物:所述有机涂覆组合物除了包括能交联的有机粘结剂之外还包括至少一种选自位阻酚和/或亚磷酸酯的抗氧化添加剂。18.根据权利要求13的反射器,特征在于:用于保护层c)不遭受UV射线的涂层的所述层g)基于包括如下的有机涂覆组合物:至少一种脂族的能交联的有机粘结剂;和至少一种抗UV添加剂。19.根据权利要求14的反射器,特征在于:用于防止磨损的涂层的所述层h)基于包括至少一种选自硅氧烷树脂、氨基甲酸酯树脂或丙烯酸类树脂的能交联的有机粘结剂的有机涂覆组合物。20.根据权利要求15的反射器,特征在于纳米二氧化钛的尺寸低于200纳米。21.根据权利要求17的反射器,特征在于用于防止层c)被腐蚀的涂层是抗腐蚀或抗氧化涂层。22.根据权利要求7的反射器,特征在于:所述聚氨酯树脂是能交联的聚氨酯树脂。23.用于制造根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员:S泰莱迈特
申请(专利权)人:CCP复合材料公司
类型:
国别省市:

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