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兰州化物所成功研制陶瓷太阳能吸热膜制备技术

兰州化物所成功研制陶瓷太阳能吸热膜制备技术

能强瓷砖 陶瓷艺术 陶瓷文化

2021-04-04

能强瓷砖。

近日,中科院兰州化物所研究员经过多年研究,成功制备出具有明显尖晶石结构的耐高温陶瓷纳米吸热膜,实现了理论和工艺技术上的重大突破,该项研究具有良好的市场发展前景。

太阳能光热利用需要通过太阳能集热器来实现,随着太阳能建筑一体化和太阳能光热工业化应用技术的发展,太阳能平板集热器的使用量正在不断增加。据有关报道,目前国内太阳能平板集热器的年产能已超过3880万平米。太阳能吸热膜(涂层)是集热器的核心部件。然而,目前制备太阳能吸热膜(涂层)的主要方法,包括涂料涂覆法、电镀法、溶胶-凝胶法、磁控溅射法等,均存在一定缺陷,如污染环境、应用范围窄、工艺条件苛刻、生产成本高和耐候性较差等。因此,发展绿色技术,生产高性能、低成本的太阳能吸热膜,成为平板集热器领域急需解决的技术瓶颈。

中国科学院兰州化学物理研究所研究人员经过多年研究,采用两种以上半导体尖晶石型过渡金属氧化物,通过溶胶凝胶法将溶胶液浸涂或辊涂在金属基材上,在催化作用下快速烧结,成功制备出具有明显尖晶石结构的耐高温陶瓷纳米吸热膜,实现了理论和工艺技术上的重大突破。

尖晶石型陶瓷吸热膜的晶化温度降低至460℃左右、晶化时间缩短到10分钟以内,使得工业化制备尖晶石型陶瓷太阳能吸热膜成为可能。然后在吸热膜上加覆一层干涉型纳米减反射层,其太阳能吸收率可达0.95、发射比达0.05,与目前流行的德国磁控溅射太阳能吸热膜一致。而且,吸热膜耐高温(>1000℃),抗氧化性和耐候性也更好。由于陶瓷吸热膜厚度控制在200纳米以下,因此,可以有效地消除金属基底与陶瓷膜之间的应力变化,使其与金属基底结合牢固。相对于磁控溅射镀膜技术来说,其制备条件更加温和,无需高真空苛刻条件,装备与生产成本低,色彩变化丰富,有着良好的市场发展前景。

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陶瓷太阳能产业化蓄势


“作为全县试点,到下月底,我们村的这33户陶瓷太阳能房屋就会建好。按照县住房和城乡建设局的批复,全镇还将建设2000多套这样的房屋。”24日,在巨野县核桃园镇吴平坊村新农村建设工地上,该村党支部书记刘长存对经济导报记者说。陶瓷太阳能是山东省科学院新材料研究所研制的获得多国专利的新技术。导报记者调查采访发现,其相关产品综合效益较高,试点应用正在加快推进,产业化前景值得期待。“一面坡”房屋优点多导报记者注意到,与一般房屋的“人字坡”房顶不同,吴平坊村的这些新建房屋采用的是向南整体倾斜的“一面坡”房顶。房顶覆盖的也不是平常所用的红瓦,而是一块块黑色的陶瓷太阳能板。

“陶瓷太阳能房顶可以与原房顶共用结构层、保温层、防水层,实现了与建筑结构的一体化,简化了房顶结构,且主要部件可与建筑同寿命,今后农民再也不用为房子漏水、保温不好等问题发愁了。”刘长存说,改“人字坡”房顶为“一面坡”房顶,还能够成倍增加采光面积,降低单位建筑面积造价。目前,传统的太阳能热水系统市场价格约1500元/平方米,而陶瓷太阳能热水系统价格只需400元/平方米左右,两者价差十分悬殊。吴平坊村的这些新建房屋售价只有821元/平方米,而当地传统民居一般售价在900-1000元/平方米。

“陶瓷太阳板有陶瓷粘土就能生产。”专程前来指导施工的山东省科学院新材料研究所研究员曹树梁介绍说,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。不仅如此,陶瓷太阳能的制热性能也很优秀。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0.94,陶瓷太阳能房顶的日得热量为8.6MJ,均远高于国家标准。“我试了试,现在陶瓷太阳能热水器的温度能达到接近90度,今后农民干活回家就能洗上免费的热水澡,这在以前是难以想象的。”刘长存说,这些新房屋由于性价比非常高,还没建成就被村民们抢购一空。下一步,吴平坊村将在计划建设的60套老年公寓中继续加以应用。市场潜力待发掘“我们的陶瓷太阳能具有国内外首创、国际领先的技术水平,目前正在加速其产业化进程。”山东省科学院新材料研究所副所长张新恩告诉导报记者,该所研制的陶瓷太阳能技术已有34件获得中国发明专利和日本、澳大利亚专利,已经制定了陶瓷太阳板国家行业标准,陶瓷太阳能集热系统去年还获得了山东省住房和城乡建设厅的推广证书。据介绍,省内外一些有眼光的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,淄博金阳公司正在建设新的陶瓷太阳板厂房,明年投产后年产能将达100万平方米;淄博福泰公司相关产品年产能已超过50万平方米。在推广方面,陶瓷太阳能在北京新农村建设、青海牧民定居点及新疆、福建、广东等地的示范工程均取得良好的使用效果。在省内,相关产品不仅应用到山东钢铁集团的万亩钢铁基地建设示范工程,也在济南、巨野、单县、淄博等地的新农村建设中得到一定应用。“其实,与巨大的市场空间相比,陶瓷太阳能的潜力还远未得到充分发挥。”曹树梁表示,陶瓷太阳能不仅可以提供热水、取暖,还可以发电。统计数字显示,我国现有建筑物房顶面积超过100亿平方米,每年新增约5亿平方米,但陶瓷太阳能的应用比例还很微小。陶瓷太阳能还可用于沙漠地区苦咸水淡化和海水淡化,但目前这方面基本是空白。鉴于此,曹树梁建议,相关部门应当进一步提高对陶瓷太阳能重要性的认识,特别要抓住国家新农村建设,以及太阳能与建筑一体化施工要求的机遇,出台切实措施加快推广速度。

国产陶瓷膜高温过滤管研制成功


由海南大学校长李建保教授、中国石油大学姬忠礼教授主持的“863”课题——大尺寸陶瓷高温过滤管的制备,日前在江苏省宜兴非金属化工机械厂有限公司研制成功,并应用于柳州化工股份公司的壳牌煤气化生产装置。截至目前,装置已连续稳定运行了一个多月,其过滤精度及过滤气体流量等各项技术指标均达到了该公司的生产工艺要求。

该高温高压气―固相分离的陶瓷膜过滤管项目是利用加压粉煤气化技术进行碳转化和炼油企业催化裂化装置能量回收中的一个重要课题。目前国内外在加压粉煤气化技术和炼油厂催化裂化装置上常采用过滤和分离的方法,将含有较多灰分颗粒的合成气送入高温高压过滤器中分离除去灰分颗粒,以提高加压粉煤气化技术中气体的净化度,直接高效率地利用催化裂化装置高温烟气的高品位热能。陶瓷膜过滤管是高温高压过滤器中的核心部件,我国这方面的研究起步较晚,应用于高温高压过滤器中的陶瓷膜过滤管尚需依赖国外进口。

以李建保教授为首的“863”项目组与江苏省宜兴非金属化工厂有限公司合作,经过多年攻关,终于攻克了这一难题。他们研制的高温过滤管具有过滤精度高、通气量大、不易堵塞、易清洗、成本低廉等特点,填补了国内空白。这项关键技术获得突破,不仅可推进壳牌煤气化生产装置的国产化进程,而且对促进我国过滤材料行业的技术升级换代,实现过滤材料产业化发展具有重要的意义。

随着我国粉煤加压气化技术、煤液化技术和整体煤气化联合循环发电等技术的发展,陶瓷膜高温过滤管在煤化工、石油化工、冶金工业、热力发电、环境保护等工业领域具有广阔的应用前景。

全球大的陶板陶瓷太阳能板正式投产


11月12日上午,全球最大陶板生产基地万利(中国)太阳能科技有限公司在南靖正式投产。

万利公司是集建筑陶瓷研发、生产、销售为一体的大型综合企业,是行业首家在韩国上市的企业。2010年,万利公司落户南靖高新技术产业园区,投资28亿元,创建占地1500亩、建筑面积达50多万平方米的全球最大陶板和陶瓷太阳能生产基地。项目从签约到投产仅用了1年时间,创造了“万利速度”。

万利南靖工业园占地1111亩,园区内道路四通八达,生产区、原料区、办公区、生活区错落有致,花园式的厂区绿化郁郁葱葱。生态型、大尺度的工业建筑更给人们的视觉带来强烈震撼。

万利公司董事长吴瑞彪表示,万利南靖工业园不仅是全球最大的陶板、陶瓷太阳能板生产基地,更是一个标杆性的高科技生态工业园。园区建成后将拥有职工公寓、科技楼、展示馆、远程会议室、电影院、休闲会所、企业森林公园等国际一流基础设施,使“低碳+节能+生态”运营战略灌输到每一个环节中。万利旗下TOP陶板、陶瓷太阳能板,采用德国、意大利最新的全自动化生产设备,引进行业高端技术人才,产品质量稳定、品质优异。TOP陶板的正式投产,既彰显万利企业的整体研发生产实力,也预示全球陶板市场将异军突出一个强势的中国民族品牌。

能源的不可再生,凸显新能源产业发展的重要性。万利陶瓷太阳能集热板的成功研发,给人类新能源应用带来了革命性的突破,填补了世界能源产业的一项空白。该产品与现有太阳能集热产品相比,具有能耗低、效率高、寿命长、与建筑一体化等特点,市场应用前景特别广阔。

全球大陶板陶瓷太阳能生态工业园投产


近日,刚刚在韩国挂牌上市,成为陶板、陶瓷太阳能行业首家上市企业的万利国际,投入巨资打造的陶板和陶瓷太阳能生产基地在福建漳州市正式投产,成为全球最大陶板和陶瓷太阳能生产基地。

据悉,万利(中国)太阳能科技有限公司拥有1500亩的工业园区,采用德国、意大利的自动化生产设备,生产陶板和陶瓷太阳能等节能环保新型材料。该工业园首期投资12亿元人民币,一期建成8条生产线,其中6月投产4条陶板生产线和1条陶瓷太阳能生产线,其他3条生产线将于7月投产;二期8条生产线计划在年底投产。届时,年产量将达2000万平方米,成为全球最大的陶板和陶瓷太阳能生产基地。

万利董事长吴瑞彪表示,新工业园不仅是全球最大的陶板、陶瓷太阳能板生产基地,也是一个标杆性的高科技生态工业园。万利将斥巨资用于生态工业园的建设,建成后的工业园,将拥有职工公寓、科技楼、展示馆、远程会议室、电影院、休闲会所、企业森林公园等国际一流基础设施,使“低碳+节能+生态”运营战略灌输在每一个环节中。

万利作为低碳、节能生活的倡导者,新型节能建筑材料的研发者和制造者,旗下拥有福建省晋江万利瓷业有限公司和万利(中国)太阳能科技有限公司两大企业,其中万利瓷业创立于1991年,是一家集研发、生产、销售为一体的外墙砖综合型企业,拥有国际先进的技术和设备。企业先后获得“中国驰名商标”、“中国陶瓷行业名牌产品”、“福建名牌产品”等荣誉称号。

万利始终坚持“低碳+节能+生态”发展之路,其生产的陶板和陶瓷太阳能板,是一种低碳、节能、生态的新型建筑材料。

日本开发出反复蓄热新陶瓷 有望用于太阳能发电


日本筑波大学13日发表的一份公报称,该校与东京大学合作,开发出了一种能反复蓄热散热的新型陶瓷,有望用于太阳能发电和工厂排热系统。

筑波大学副教授所裕子和东京大学研究生院教授大越慎一领导的研究小组,利用特殊条件烧结用于制造白色颜料的二氧化钛,制作出一种名为“λ-五氧化三钛”的陶瓷。当这种陶瓷受到光照或有电流通过时,它就能积蓄热能。此后若向这种蓄满热能的陶瓷施加一定的压力,其结构就会发生变化,转变成“β-五氧化三钛”。这时,其内部积累的热能也会随之散发出来。

反之,如果加热“β-五氧化三钛”,它就会在一定温度下又恢复为“λ-五氧化三钛”且继续吸热。由于这种转变能反复发生,因此可以反复蓄热和散热。

在利用太阳能热量驱动涡轮机的发电中,为了在夜间稳定发电,蓄热材料的作用非常关键。虽然很多科研人员在尝试用蓄热效率很高的熔盐,但难以解决熔盐腐蚀管道等难题。

研制上述新陶瓷的专家认为,这种新材料很廉价,散热条件不高,因此有望将其开发成太阳能发电所需的蓄热材料或用于收集工厂排放的废热。

这一研究小组还准备继续改良工艺,以增大新陶瓷的蓄热量。有关这一研究成果的论文已刊登在最新一期英国《自然·通讯》杂志网络版上。

稀土纳米导电陶瓷材料研制成功


由哈尔滨工业大学韦永德教授负责的省科技攻关课题"新型稀土纳米导电陶瓷的新工艺及器件研制"近日通过黑龙江省科技厅鉴定,并已申报了国家发明专利。

据了解,课题组采用哈工大曾获国家发明二等奖的材料改性新技术--稀土多元渗技术,利用陶瓷材料具有多孔疏松的组织结构特征,对陶瓷材料进行稀土元素的渗入,为新型导电材料的制备方法提供了新的思路。

同时,课题组改变了目前多采用的固相法,采用气相化学热扩渗方法,使稀土元素在高温下气化,并在气态下通过气-固界面反应,进入固体材料的表面及体相,使钛酸盐陶瓷的性能得到显著改善,为高效功能陶瓷材料的制备开辟了新的途径。

该项目制备出的具有导电性能的纳米陶瓷粉具有抗氧化、导电性能强、抗腐蚀、抗辐射、耐高温和长寿命等特点,不仅可以大幅度降低生产成本,而且能够提高产品的应用性能。目前本项目所制备的钛酸盐纳米导电粉末已替代黄金作为电极用于新型传感器上,获得了良好的应用性能。

鉴定委员会认为,该项目成果在国内外具有首创价值,可以替代贵金属等开发科技含量高、成本低、有独特性能的新型导电陶瓷器件,具有重要的现实意义,建议尽快对器件和导电涂料等进行批量试生产,将成果转化为生产力创造经济效益。

德国研制成功无毒低温熔块釉


原有低温熔块釉中含有大量氧化铅、氧化镉、氧化钡和氧化锌成分,特别是铅、镉和钡具有毒性,有害于人体健康。因此许多国家严格限制用含有这些成分的釉料来生产日用陶瓷如餐具、茶杯等。为了改善施釉作业环境卫生,并给日用陶瓷生产提供不含有毒成分的低温熔块釉,美国、日本、意大利、法国等国家相继发明了无铅或无铅镉的各种低温熔块釉。近来,无毒低温熔块釉又有了新发明。据海外文献报道,德国在现用无铅镉低温熔块釉的基础上,调整原料与配方,新近又发明了一种无铅、镉、钡和锌成分,且熔点更低的无毒低温熔块釉。据介绍,该熔块釉是由20~40SiO2、10~25%B2O3、10~25%ZnO2、3~13%SnO2、3~13%La2O3、7~15%LiO2(和/或3~13%CeO2)、0~10%TiO2、0~10%Al2O3、0~3%Na2O、0~3%K2O、0~3%MgO和0~3%F2配成,其中ZrO2、La2O和/或Ce2O和SnO2总量在30~45%范围内,La2O与SnO2的总量比为4~11~4。由此配成的熔块釉与原有无铅镉低温熔块釉相比,更具优越性,它不仅不含铅、镉、钡和锌四种成分,放釉和使用更安全卫生,进一步消除了对人体的危害,而且玻璃化温度更低,达535℃,还具有极佳的耐酸和耐碱性。它除用于陶瓷制品外,也适用于玻璃和微晶玻璃。

淄博三锐陶瓷科技成功研制出了无铅玻璃颜料


淄博三锐陶瓷科技专业生产的各种坯釉用辊筒印刷中高温颜料,一直以来受到广大建陶企业的一致推崇。近日经过该公司研发人员的不懈努力,成功研发出了无铅玻璃颜料系列产品。多次突破打破了国内企业不能生产玻璃颜料的记录,消息传出,一时订货询盘如潮。

三锐科技本着“做精、做全、做大”的经营目标,以海纳百川的胸怀礼聘国内优秀的硅酸盐专业研发人才,组成了强大的研发团队。该公司经过多年的准确度养精蓄锐,厚积薄发陆续推出了中高温颜料系列(包括坯用、釉用、辊筒色料等、低温颜料、熔块和成品釉系列(包括各种高档熔块、仿古釉、金属釉、亚光釉、缎光釉等)印刷釉粉系列(包括闪光粉、浮土粉等)产品。以“品质、效率、服务”为公司理念,以为广大客户奉献最具品味和性价比的产品和最优质服务的光荣使命为己任,三锐人与广大客户与时俱进共球发展。

SR系列玻璃颜料发色鲜艳、烧成范围宽、无铅环保,广泛应用于钢仪玻璃,玻璃马赛克、热融玻璃、耐蚀玻璃的高温下易变形的薄壁玻璃器皿,产品质可与国外同类产品毗美。

该公司位于江北瓷都———淄博建陶工业园,东邻张博路复线,交通便捷畅通。公司占地20000多平方米,拥有现代化工业厂房,配备国内最先进的生产和实验设备。产品推陈出新,为广大用户度身定做生产各种产品,目前部分产品已远销海外。

三锐倡导的创新式服务理念,不仅涵盖传统的产品售前、售后服务,还包括定期组织客户召开专项研讨会,就企业营销、生产、技术、企业管理等主题,深入讨论交换意见,达到共同促进、共同提高、共同发展的目的,营造强强联手,和谐竞争的氛围,一起为陶瓷行业书写新的篇章。

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