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前言

人(ren)類經(jing)濟社(she)會的(de)(de)發(fa)展無可(ke)(ke)避免(mian)需要石油、煤(mei)炭、天然氣(qi)(qi)等(deng)不(bu)可(ke)(ke)再生資源(yuan)的(de)(de)支(zhi)撐，帶來經(jing)濟效益的(de)(de)同時伴隨著空氣(qi)(qi)污染、地(di)質災(zai)害、水(shui)質破壞等(deng)一系列副作用(yong)。如(ru)何減(jian)少不(bu)可(ke)(ke)再生能源(yuan)的(de)(de)開發(fa)并開發(fa)新型無污染能源(yuan)已成(cheng)為(wei)當今社(she)會生產過程中(zhong)迫在眉(mei)睫的(de)(de)問題。

太(tai)陽能作為(wei)取之(zhi)不盡(jin)用之(zhi)不竭的(de)優質能源，合理利用實現能量轉換投放生產是一大(da)利事(shi)。本(ben)文就先(xian)進陶瓷這(zhe)一新型材料(liao)迄今為(wei)止在(zai)太(tai)陽能熱發電系統中的(de)應用實例做部分介(jie)紹：

1.可將光熱電站中定日鏡固定成本下降20%的陶瓷片成功研制

成(cheng)都捷揚電(dian)力(li)器(qi)件有限公司憑借多年電(dian)力(li)器(qi)件產品的(de)生產和研(yan)發，成(cheng)功研(yan)制出槽式(shi)、塔式(shi)、蝶式(shi)等多種光熱技術路線均適用(yong)的(de)反射鏡陶(tao)瓷(ci)片。

這種反射鏡(jing)陶瓷(ci)片的主(zhu)(zhu)要(yao)成(cheng)分為(wei)滑石瓷(ci)，其在(zai)(zai)塔(ta)式、蝶式定日(ri)鏡(jing)與槽式集熱(re)器(qi)中(zhong)起(qi)到的主(zhu)(zhu)要(yao)作(zuo)用(yong)在(zai)(zai)于安裝固定（以(yi)往大都采用(yong)金(jin)屬背板來作(zuo)為(wei)反射鏡(jing)與定日(ri)鏡(jing)/集熱(re)器(qi)支架之間的固定層）。

圖：使用金屬(shu)背板進行(xing)固定

由于光(guang)熱電站(zhan)整個生產安(an)裝過程(cheng)不僅需要(yao)(yao)配備(bei)模具及專業的沖壓設備(bei)，還要(yao)(yao)對背板額外進行酸洗、鍍(du)鋅(xin)等多個加工步驟(zou)。

再加上背(bei)(bei)(bei)板(ban)與反射鏡之(zhi)間的(de)(de)連接還需要對背(bei)(bei)(bei)板(ban)進行涂膠，用(yong)膠量也很大，因此生(sheng)產(chan)出(chu)來的(de)(de)背(bei)(bei)(bei)板(ban)還極易遭受周圍惡劣環(huan)境的(de)(de)影響而(er)加快(kuai)氧化和腐蝕。

如在西北酸堿(jian)較(jiao)重的地區長期使用(yong)，鐵(tie)板(ban)、鋁板(ban)都會造成(cheng)氧化，時間久了更是對銀(yin)層、油漆、硅膠(jiao)也有(you)影(ying)響。

圖：使用(yong)陶(tao)瓷片進行固定

但是陶瓷片(pian)(pian)的(de)(de)使用有(you)效規避了(le)上(shang)述問題：使用陶瓷片(pian)(pian)組裝時只需要幾個點(dian)就可以固定，不需要像金屬背板占據那么大的(de)(de)面(mian)積，依(yi)靠機械手粘(zhan)接非常方便，在(zai)提高了(le)安裝效率(lv)的(de)(de)同(tong)時，成本也大大降低。

產品品質上除了具有耐磨損、耐高溫、耐腐蝕的特點之外，根(gen)據測算，使用陶瓷片替(ti)代金(jin)屬(shu)背板(ban)進行(xing)定(ding)日鏡/集(ji)熱器(qi)的安裝工作，更是(shi)能在固定(ding)這一環(huan)節達到至少20%的成本節省(sheng)空(kong)間(jian)。

據悉，該產(chan)品目前已與國內外大量反(fan)射(she)鏡廠家及能源公司(si)達成(cheng)了(le)合作關系，并且在(zai)部分項目上已經(jing)得到了(le)商業化使用。

2.以陶瓷顆粒為傳儲熱介質的塔式光熱技術將首獲實踐應用

德國(guo)(guo)航(hang)空航(hang)天中心(xin)（DLR）的(de)研(yan)究(jiu)人員正(zheng)與(yu)國(guo)(guo)際伙伴合作共同研(yan)發歐盟(meng)項目——用(yong)于柔性能(neng)源(yuan)系統的(de)高存儲密(mi)度光(guang)(guang)熱(re)發電項目（HiFlex），該(gai)項目采用(yong)陶瓷顆粒作為傳(chuan)儲熱(re)介質塔式(shi)太陽能(neng)光(guang)(guang)熱(re)發電技術(shu)，使用(yong)DLR吸熱(re)器作為塔式(shi)光(guang)(guang)熱(re)發電試點項目的(de)核心(xin)組件，為全球(qiu)最大的(de)面食(shi)生產商Barilla提供(gong)不(bu)間(jian)斷可調度能(neng)源(yuan)。

據(ju)悉，DLR吸(xi)熱(re)器(qi)于2021年交(jiao)付(fu)意大利(li)后，該太陽能光熱(re)發電項目將開始(shi)運行。

據了解，塔(ta)式太(tai)陽(yang)能光熱(re)發電項(xiang)目是先導系統的核心。大約有(you)500面可(ke)移動的定(ding)日鏡將太(tai)陽(yang)光集中(zhong)聚焦到吸(xi)熱(re)塔(ta)頂部的吸(xi)熱(re)器上，加熱(re)吸(xi)熱(re)介(jie)質；

該吸熱器使(shi)用的介質是直徑僅(jin)為1毫米的陶瓷(ci)顆(ke)(ke)粒，將(jiang)陶瓷(ci)顆(ke)(ke)粒加(jia)熱到(dao)1000℃的溫度后，再將(jiang)高溫顆(ke)(ke)粒儲存在一(yi)個隔熱的儲罐中。

當需要時用電(dian)或(huo)用熱，就將用顆粒陶瓷(ci)儲存的(de)熱量產生蒸汽，用于發電(dian)或(huo)工(gong)業過程(cheng)加熱。

這種存儲方式意味著(zhu)光(guang)熱(re)電站可以在夜間提供(gong)能量。一旦(dan)陶瓷顆粒釋(shi)放出熱(re)能并冷卻(que)下來后，它們就被(bei)轉移到第二個儲罐里，輸送到吸熱(re)器進行重新(xin)加(jia)熱(re)。

并且以陶(tao)瓷顆粒(li)形式(shi)存(cun)儲(chu)多(duo)余(yu)的能量還可以改善電網的穩定性并補償電源波(bo)動；與電池存(cun)儲(chu)電相比(bi)，陶(tao)瓷顆粒(li)存(cun)儲(chu)熱量的成本和效(xiao)率都要高得多(duo)。

3.科學家利用陶瓷金屬復合材料板材降低太陽能發電成本

為(wei)(wei)了縮小(xiao)太(tai)陽(yang)(yang)能發電與化石燃料(liao)發電的(de)成(cheng)本競爭，美(mei)國普(pu)渡大學(xue)開發了一種(zhong)新的(de)材料(liao)和制造工藝，可以將(jiang)太(tai)陽(yang)(yang)能儲存為(wei)(wei)熱能，更有效地發電。這種(zhong)材料(liao)叫陶瓷-金屬復合材料(liao)板(ban)材，由陶瓷碳(tan)化鋯和金屬鎢制成(cheng)。

研發(fa)這種材(cai)料的價值在于(yu)：正(zheng)常集(ji)中(zhong)式太陽能(neng)發(fa)電廠通過使用鏡子或(huo)透鏡將太陽能(neng)轉(zhuan)化為(wei)電能(neng)，將大量光線集(ji)中(zhong)到一(yi)個小區域，從而產(chan)生(sheng)熱(re)量傳遞給熔(rong)鹽。

然后將來自(zi)熔融鹽的熱量轉(zhuan)移到“工作”流體，超臨界二氧化(hua)碳，其膨脹并用于(yu)旋轉(zhuan)渦輪機(ji)以產生電力。為(wei)了(le)使太陽(yang)能(neng)電力更便宜，渦輪發動機(ji)就需要更多的熱量產生電力。

而將熱(re)(re)量(liang)從熱(re)(re)熔融鹽(yan)傳遞到工作(zuo)流體的熱(re)(re)交換器(qi)，目前由不銹鋼或鎳基合金制成，這些合金在所需(xu)的較高(gao)溫(wen)度和超臨界二氧化碳(tan)的高(gao)壓下變得太軟。

據悉(xi)，陶(tao)瓷-金屬復合材料板材可(ke)以定制成能夠(gou)成功承受生(sheng)成所需的(de)高溫，高壓超(chao)臨界二(er)氧化碳電力(li)比(bi)今天的(de)換熱器更(geng)有(you)效率，且成本更(geng)低。

隨著技(ji)術完善，最終，這項技(ji)術將允許可再(zai)生(sheng)太陽能(neng)大規模滲(shen)透(tou)到電網中，大量減少化學電力生(sheng)產中的二氧(yang)化碳。