太阳能槽式热发电用高温稳定的光谱选择性吸收涂层M/NbXN/NbXON/Si3N4 (X=Al,Cu,Zr,M=Cu,Si)的研究

批准号:
50972002
项目类别:
面上项目
资助金额:
36.0 万元
负责人:
王聪
依托单位:
学科分类:
E0207.无机非金属半导体与信息功能材料
结题年份:
2012
批准年份:
2009
项目状态:
已结题
项目参与者:
杜心康、刘宇、薛亚飞、崔毅、贾玉萍
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
微信扫码咨询
中文摘要
太阳能选择性吸收涂层的研究是太阳能热利用的关键技术问题。目前,低温应用的涂层比较成熟,但是太阳能槽式热发电使用的中高温涂层尚在实验室研究阶段。目前普遍采用的中高温太阳能吸收涂层采用大三层双干涉吸收结构的金属陶瓷多层膜,但在高温(500℃)下由于金属粒子在介质基体及其界面中的扩散、聚集、氧化等原因,导致结构稳定性下降的问题是比较突出的。课题组在以前的工作中重点探讨了高温不稳定的机理与原因,但如何解决由于微结构在高温下不稳定导致的光谱选择性能下降,研制出适合太阳能槽式热发电使用的长寿命涂层,这是本课题的核心问题。我们选择M/NbXN/NbXON/Si3N4作为重点研究对象,应用直流磁控溅射技术制备多层膜,对其微结构、光学性能进一步优化,并评估和提高其高温稳定性。另外,通过计算机模拟计算涂层的光学性能,并建立相应的模型。其研究成果将为太阳能中高温热利用提供重要的理论和实验基础。
英文摘要
太阳光谱选择性吸收薄膜是太阳能槽式热发电用真空集热管的关键材料。随着太阳能高层次光热利用技术被广泛重视,高温太阳能真空集热管市场需求迫切,但是我国尚不能商业化生产。在国际上也只有肖特,西门子两家大公司能够生产高温(400℃以上)真空集热管,因此国际市场对我们形成垄断,极大地限制了我国太阳能深层次开发和利用。其关键难题在于这个总厚度不超过1μm的纳米多层膜体系的高温稳定性与工作寿命,要求其光学性能:吸收率α≥95%,发射率ε≤8%,在400℃以上高温环境下工作寿命期望达到25年以上。申请人正对这一国际难题,承担国家自然科学基金面上项目,获得如下创新性成果:.(1)揭示了光谱选择性吸收涂层高温不稳定的因素与机理,认为单金属元素的界面扩散与氧化是高温下光学性能变差的主要原因,在此基础上系统研究了不同成分的界面扩散规律,提出”采用高温合金或陶瓷代替单金属以提高介质热稳定性“的思路与方法。.(2)在上述基础上设计开发出M(合金)-Al2O3 以及 NbXNO 耐高温的光谱选择性吸收薄膜新体系,其吸收率α≥95%,发射率ε≤7%,耐高温500℃以上,达到了实际应用的要求。技术居国内领先水平。. 通过该项目,我们与协作企业共同研制出一种新型的长4米高温太阳能金属-玻璃复合型真空集热管,突破国内技术瓶颈,实现了太阳能聚焦热发电核心技术国产化,拥有自主知识产权,最终为太阳能高温热能应用技术的商业化,特别是太阳能的热发电技术奠定了坚实基础。这一研究方向的成果重点体现在:3项国家发明专利以及已发表的包括2篇Solar Energy Materials and Solar Cells的11篇学术论文中。.总之,在该项目研究中,我们获得:论文与专利:我们发表学术论文11篇,其中SCI收录10篇, 影响因子大于3的有3篇。授权国家发明专利3份。.奖励:获得2012年度高等学校科学研究优秀成果(科学技术)自然科学二等奖(本人作为第4作者。(已公示).会议与国际交流:参加国际学术会议7次,均为大会或分会邀请报告,其中出国参会4次(澳大利亚,日本,加拿大,瑞典)。参加国内学术会议6次,其中大会、分会邀 请报告4 次。.人才培养:在这个研究方向上培养博士生6名,其中毕业3名,在读3名;硕士生3名,其中毕业2名,在读1名。本科毕业论文3人。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:--
期刊:稀有金属
影响因子:--
作者:张放放;王聪;吴素娟;崔银芳;程久珊;王天民
通讯作者:王天民
The spectral properties and thermal stability of NbTiON solar selective absorbing coating
NbTiON太阳能选择性吸收涂层的光谱特性和热稳定性
DOI:10.1016/j.solmat.2011.09.034
发表时间:2012
期刊:Solar Energy Materials and Solar Cells
影响因子:6.9
作者:Liu, Yu;Wang, Cong;Xue, Yafei
通讯作者:Xue, Yafei
Fabrication and photocatalytic property of ZnO nanorod arrays on Cu2O thin film
Cu2O薄膜上ZnO纳米棒阵列的制备及其光催化性能
DOI:10.1016/j.matlet.2011.04.041
发表时间:2011-07-31
期刊:MATERIALS LETTERS
影响因子:3
作者:Cui, Yinfang;Wang, Cong;Wang, Tianmin
通讯作者:Wang, Tianmin
DOI:10.1016/j.solmat.2012.11.010
发表时间:2013-02
期刊:Solar Energy Materials and Solar Cells
影响因子:6.9
作者:Jiushan Cheng;Cong Wang;Wenwen Wang;X. Du;Yu Liu;Yafei Xue;Tian-min Wang;Buliang Chen
通讯作者:Jiushan Cheng;Cong Wang;Wenwen Wang;X. Du;Yu Liu;Yafei Xue;Tian-min Wang;Buliang Chen
The Influence of Au-Doping on Morphology and Visible-Light Reflectivity of TiN Thin Films Deposited by Direct-Current Reactive Magnetron Sputtering
Au掺杂对直流反应磁控溅射TiN薄膜形貌和可见光反射率的影响
DOI:10.1088/0256-307x/27/5/056802
发表时间:2010-05
期刊:Chinese Physics Letters
影响因子:3.5
作者:Na Yuan-Yuan;Wang Cong;Liu Yu
通讯作者:Liu Yu
非共线反铁磁Mn3XNy反钙钛矿材料的自旋霍尔效应研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:王聪
- 依托单位:
具有三角反铁磁组态的Mn基反钙钛矿化合物的磁、电输运性质及其自旋电子学研究
- 批准号:--
- 项目类别:国际(地区)合作与交流项目
- 资助金额:--
- 批准年份:2021
- 负责人:王聪
- 依托单位:
宽温域负/零膨胀功能材料的研究
- 批准号:51732001
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:255.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:王聪
- 依托单位:
锰基反钙钛矿结构Mn3AX化合物压热-磁热效应的研究
- 批准号:51572010
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:64.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:王聪
- 依托单位:
反钙钛矿结构化合物的磁结构解析及其“晶格-自旋”的相互作用机制
- 批准号:51172012
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:王聪
- 依托单位:
锰基系列化合物Mn3XN(C)的近零电阻温度系数行为和近零热膨胀性质的调控
- 批准号:91122026
- 项目类别:重大研究计划
- 资助金额:50.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:王聪
- 依托单位:
反钙钛矿结构M3XN(C)材料的反常晶格热膨胀,及其与磁相变、电输运性质的关联
- 批准号:50772008
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:30.0万元
- 批准年份:2007
- 负责人:王聪
- 依托单位:
新型负热膨胀氧化物材料的结构设计、性能与机理研究
- 批准号:50002001
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2000
- 负责人:王聪
- 依托单位:
国内基金
海外基金
