[发明专利]集热材料的制备方法及具有该集热材料的集热板和集热器

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能集热器技术领域，特别涉及一种集热材料的制备方法及具有该集热材料的集热板和集热器。

背景技术

太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。作为21世纪最有潜力的能源，太阳能产业的发展潜力巨大。抓住机遇，不失时机地推进太阳能的高效利用，有利于国民经济持续、快速、健康发展，保护生态环境的同时有利于节能环保新型社会的建设，并引导我国节能与节能技术随同世界大潮迅速前进。

在太阳能的热利用中，关键是将太阳的辐射能转换为热能。由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来，所以，集热器是各种利用太阳能装置的关键部分。集热器主要分为平板型和真空管型。平板型太阳集热器结构简单、运行可靠、成本适宜，还具有承压能力强、吸热面积大等特点，采用回流排空技术，平板集热器太阳能系统可以方便地解决防冻和防过热等技术难点，是太阳能与建筑结合最佳选择的集热器类型之一，日益成为市场的主流选择。

为了提高太阳能集热器的效率，唯一有效的办法是在保持最大限度地采集太阳能的同时尽可能减小其对流和辐射热损，因此采用集热器中用于吸收太阳能的集热板材料的选择显得极为重要。随着太阳能热利用技术的发展，我国对选择性吸收材料的研究工作已有二十年的历史，太阳集热器的发展过程也是涂层技术的发展过程，期间经历了从非选择性的普通黑漆到选择性的硫化铅、金属氧化物涂料，从黑镍、黑铬到铝阳极化涂层等一代接一代的更新换代过程。

目前我国平板集热板吸收表面主要采用钛氮氧化物吸热涂层和铜条带上黑铬选择性涂层。在中国发明专利说明书CN101250688A中公开了一种太阳能选择性吸收涂层及其制备方法，该吸收层包括吸收层和减反射层，吸收层由溅射沉积在基体上的TiN层、溅射沉积在TiN层上的TiO层以及溅射沉积在TiO层上的TiO₂层构成，减反射层位溅射沉积在TiO₂层上的SiO₂层。现有钛氮氧化物吸热涂层材料为目前最好的吸热材料，其吸收率高达96%，反射率约0.2%左右，但是该涂层的制备方法为磁控溅射工艺，设备投资大，质量难控制，因此成本较高且不利于低碳环保。

而中国发明专利说明书CN101864582A则公开了一种铝基大面积电镀黑铬太阳能集热板的制备方法。该发明的制备方法是利用三价铬电镀黑铬工艺在大面积铝板上制备高效的太阳能吸热涂层。虽然黑铬涂层材料也是较好的吸热材料，其吸收率约91%左右，反射率则高达5%，吸收发射比（α/ε）接近于6～13；但是该种材料通常采用电化学镀方法制备，电镀液镀液配置复杂，生产成本高且对环境有污染。

发明内容

本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。

为克服现有技术的问题，本发明提供一种集热材料的制备方法及包含该种集热材料的集热板和集热器，该集热材料的制备来源丰富，方法简单，且对环境无污染。本发明将人工合成的集热材料应用于集热板以及集热器中，从而降低生产成本，且该集热材料能直接喷涂在基板上，进一步减少设备投入，控制生产成本。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种集热材料的制备方法，包括：S1、将苯类化合物、甲醛溶解于水中，加入催化剂，以生成水溶液，该苯类化合物、甲醛以及催化剂的摩尔比为1:1.5～2.5:200～500；S2、将生成的该水溶液加热直至形成凝胶，提取该凝胶；S3、将该凝胶进行溶剂置换，得到第二凝胶；S4、将该第二凝胶干燥后进行炭化处理。

进一步地，在步骤S3之前，还包括步骤：将提取的该凝胶进行老化处理。

优选地，步骤S3的具体步骤为：将该凝胶分别在至少两种具有不同表面张力的溶剂中进行浸泡置换，得到该第二凝胶。

进一步地，该凝胶按照该有机溶液表面张力从大到小的顺序依次进行浸泡置换。

优选地，步骤S4具体包括：将该第二凝胶置于的干燥箱中，并逐渐提升干燥箱内的温度至该第二凝胶质量不再发生变化，使该第二凝胶干燥；将干燥后的该第二凝胶置于炭化炉中，逐渐提升炭化炉内的温度至设定温度后进行恒温炭化。

优选地，该干燥箱的起始温度为65℃～90℃，该炭化炉中充有高纯氮气。

优选地，在步骤S1中，该苯类化合物为间苯二酚或混合甲苯；该催化剂为NaOH或Na₂CO₃。