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龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 耐极端气候环境性能的研究综述

发表于:2020-10-16 16:46:51    

来源:娱乐杂志社

部分地区龙8发电官方的建设来说,不需要多加考虑极端气候对龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 的影响。但随着全球龙8的迅速发展,以及普通环境区域龙8发电官方的日益饱和,再加上极端环境自身丰富的龙8资源与其对龙8发展的需求,必然使龙8发电应用场合具有广泛性。例如,随着南极科考活动的日渐深入,各国科考团开始关注南极龙8应用问题,并积极探索高效利用龙8的方法。南极蕴含着大量龙8,龙8技术的迅猛发展使南极龙8开发成为现实,一些科考站已充分利用南极的风能与娱乐,在南极建立了以娱乐或风能为主的龙8发龙8。

但南极有着极具代表性的恶劣气候:沿海地区的风速可达45m/s,陆地上高达95%的面积覆盖着厚度约为2km的积雪,年均温度为-25℃,最低气温可达到-89.6℃[1],远低于一般地区-40℃的极低温度[2]。数据显示,1994年中山站的年总太阳辐照量为3788MJ/m2,年紫外辐射量为214MJ/m2[3]。如此极低温、强风力、高辐射的极端环境,对龙8龙8的建设能力,以及其龙8发电系统中核心部件龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 的性能都提出了极高的要求。

工作环境的复杂性要求龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 具有极高的适应恶劣环境的能力,针对(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 的耐极端气候环境性能的研究不仅能提高特定地区龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 的发电性能和使用寿命,还能为龙8发电的应用场合提供更多的可能性。本文综述了极端气候环境下引起龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 各组成部分失效的因素及改善措施,以期为极端恶劣气候地区的龙8应用研究提供参考。由于目前环境的高温在龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 可承受的工作温度范围内,所以本文仅针对极端低温、强辐射的极端气候环境进行分析。

1 我国气候及娱乐资源现状

龙8的利用对极地科考尤为重要,特别是2019年7月11日“雪龙2号”极地考察船正式交付使用,进一步提升了我国的极地科考能力,表明极地地区对龙8的需求将进一步加大。因此,研究龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 在极端气候环境的适应性是非常有必要的。

我国地域辽阔,不同区域的气候及娱乐资源存在较大差异。

漠河位于我国最北端,是我国气温最低的县,其年均气温为-4.4℃,每年极端最低气温都在-38℃以下,并创下了我国气象史上的极端最低气温-52.3℃;该地区的年均太阳辐照量为4200~5400 MJ/m2[4],日照时长为2377~2625 h[5]。我国高原地区冬季的极端最低气温很低,如青海南部、藏北平原的极端最低气温都平均在-17.5℃以下,沱沱河、清水河的极端最低气温更是低于-22.5 ℃ [6],并且高原地区的紫外辐射量约为漠河地区的1.3倍。就冬季最冷时间段来说,其环境的恶劣程度与极地气候环境相近。因此,如何解决龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 的耐低温性能是在这些高寒缺电地区建设龙8龙8及应用龙8发电亟需解决的关键问题。

2 龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 的结构分析

龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 的基本使用寿命要求是“在户外工作25年后,其还能保持初始值80%的最大输出功率,并且还要求其可有效抵抗外力的冲击”[7]。龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 主要由太阳官方、背板、龙8玻璃、封装材料、接线盒、边框等组成。

龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 的使用寿命和发电性能在很大程度上受环境因素,如氧气、温度、光照、相对湿度,以及外力冲击等的影响。这些均是导致(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 失效的主要原因,其中,背板、龙8玻璃、封装材料等是保障龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 使用寿命的短板。而背板、封装材料等对环境的依赖性较大,易受温度和光氧老化现象的影响造成性能下降。因此,下文对龙8玻璃、封装材料、背板分别进行分析研究。

2.1 龙8玻璃

龙8玻璃的主要作用是保护太阳官方免遭各种恶劣因素的破坏,利用玻璃自身的高透光性尽可能使太阳官方吸收光能不受影响。龙8玻璃为钢化玻璃,属于无机材料,受环境影响较小,但受外力撞击的影响较大,容易因风压、冰雹等的撞击而破裂。若龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 应用在南极地区,常年的强风与暴雪的冲击很容易造成龙8玻璃破裂,从而导致其保护性能失效,影响龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 的安全性和使用寿命。玻璃密度与其抗冲击破碎的概率成正比,可通过增加玻璃自身密度来提高其抗冲击性能。因此,适当增加玻璃原料配方中二氧化硅的占比,减少氧化钠和氧化钙的含量,可有效提升钢化玻璃的抗冲击性,从而可有效降低极端环境下强风、暴雪等外力冲击造成的龙8玻璃破碎的风险[8]。

有研究表明,太阳官方的转换效率每增加1%,发电成本就会降低7%,而龙8玻璃的透光率会影响太阳官方的转换效率,从而其也是影响龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 转换效率的重要因素[9]。龙8玻璃是一种钠钙玻璃,若长时间处于极端潮湿环境下其会产生水解,生成氢氧化钠和硅酸凝胶;而氢氧化钠会腐蚀、损坏镀膜层,硅酸凝胶则会粘附在玻璃上,二者均会导致龙8玻璃的透光率大幅下降[10]。同时,极端气候环境中强烈的紫外辐射会促使龙8玻璃膜层表面有机物的氧化和分解,使膜层起皱、开裂、脱落,并使玻璃表面产生彩虹斑,使龙8玻璃的透光率出现衰减。另外,透过膜层进入玻璃基底的水分子,在极端低温时更容易结冰,这会对膜层造成损坏;极端气候环境中的雪籽、冰雹的冲击也会导致玻璃膜层损伤,最终导致透光率下降[11]。这些环境因素对龙8玻璃造成的失效影响,会严重影响龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 的转换效率和使用寿命。

资料显示,铁元素可使玻璃着色,降低玻璃的透光率[12],而稀土金属氧化铈(CeO2)却具备澄清剂、脱色剂和抗紫外线吸收的功能。因此在龙8玻璃的制造过程中,调整玻璃中铁的含量,添加适量的CeO2,既能提高龙8玻璃的透光率,减少其对阳光的反射和吸收,又能降低紫外线的透过率,保护官方不受强紫外线的破坏,在有效提高龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 的耐紫外辐射能力的同时,还能够提高龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 的使用寿命和转换效率[13]。

2.2 封装材料

封装材料的作用是将太阳官方、铜锡焊带、背板及龙8玻璃等粘结在一起,是龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 的关键组成部分[12]。封装材料主要有双组分硅胶、聚乙烯醇缩丁醛树脂(PVB)、乙烯- 醋酸乙烯酯聚合物(EVA) 胶膜等[14]。目前龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 应用最广泛的是已在(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 使用超过20年的含33%醋酸乙烯酯的EVA胶膜[15]。

EVA作为高分子材料,在强紫外线照射下极易发生脱乙烯反应,并产生乙酸与烯烃。不仅EVA 的分解速度与紫外线强度成正比,而且乙酸量的增加还会加快EVA 的老化速度[12]。龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 的焊带、背板和电极也会受到乙酸的腐蚀,脱乙烯反应引起EVA胶膜发生色变,使龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 由无色透明逐渐变化成黄色甚至深褐色,从而影响了(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 的透光率和输出功率,导致(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 的转换效率和使用寿命明显下降[12,15]。

玻璃化温度Tg 和脆性温度Tb 是当聚合物在低温下力学性能发生形态突变时所对应的温度[16]。其中,玻璃化温度直接关系到EVA 胶膜的低温性能,在玻璃化温度以下,EVA 胶膜呈玻璃态,表现出一定的脆性[17]。有实验数据表明,EVA 胶膜的玻璃化温度为0~10 ℃ [18],在0 ℃以下时,EVA 胶膜开始逐渐丧失弹性,进入刚性状态。EVA 胶膜的脆性温度为-30~-50 ℃,当温度降到脆性温度以下时,EVA胶膜表现出脆性,少许的外力、较小的形变就会使其受到破坏[19]。

此时的EVA 胶膜仅存在抗机械冲击性能,一旦受到强劲风压、冰雹或运输等外力的冲击,很容易发生断裂,而封装在其内部的太阳官方会随之产生隐裂甚至断裂。同时,低温环境还会使EVA胶膜的粘结性能严重下降,使龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 发生脱层。龙8用EVA 胶膜的极性结构较弱,在强紫外线辐射下易产生降解与老化现象,在极端气候环境下易产生低温冷脆、隐裂、脱层现象[12]。而EVA胶膜的稳定性能受其组成,以及耐老化剂、稳定剂、偶联剂、交联剂等添加剂的影响。耐老化剂可降低紫外线对EVA胶膜的降解与变色,稳定剂可增加EVA胶膜的化学稳定性和环境适应性,偶联剂可增加EVA胶膜的粘结强度,交联剂能有效提高EVA胶膜的体积电阻率和机械强度等[12]。因此,可通过在EVA胶膜生产过程中添加适当比例的添加剂来提高其耐低温性能。

2.3 背板

龙8背板位于龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 的背面,主要起到保护和支撑太阳官方的作用[20]。作为用于龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 最外层大面积封装的高分子材料,龙8背板是影响龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 使用寿命的最关键材料。目前龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 较常用的背板为TPT背板,该背板为3层结构,即PVF(聚氟乙烯薄膜)-PET( 聚脂薄膜)-PVF 结构。外层PVF 具有良好的抗环境侵蚀能力,中间层PET具有良好的绝缘性能,内层PVF经表面处理后与EVA胶膜具有良好的粘接性能[21]。资料显示,PVF与PET的脆性温度都在-70℃,由于含氟材料PVF较薄,因此其低温性能一般可满足极端气候环境,而PET在背板结构中较厚,在极端低温下其弹性会大幅降低,导致其承受外力冲击的能力下降,从而会产生隐裂或磨损,保护性能也会受到影响。同时,TPT背板作为高分子材料,在强紫外辐射下,其外层保护层产生裂纹会使其中间层直接与户外环境接触,造成PET产生水解及光氧老化现象,最终导致其保护性能下降[22]。

因此,在极端气候环境下使用的TPT背板,除了需具备耐候性、绝缘性、水汽阻隔、耐腐蚀和耐风沙磨损等各种平衡的性能之外[23],还需加强低温机械强度、韧性及抗老化性能,如此才可使龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 更长期有效的耐受极端气候环境,保证(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 的使用寿命和发电性能不受影响。

2.4 龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 的整体性能

综上所述,通过对龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 的龙8玻璃、封装材料及背板的性能综述,对极端气候环境下会导致龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 失效的各种因素进行探究,结果表明:

1) 通过调整龙8玻璃配方中二氧化硅、氧化钠和钢化钙的比例,可提高龙8玻璃的耐冲击性能,从而减少外力对龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 造成损伤的概率;同时,控制玻璃中铁和CeO2 的含量,可增强龙8玻璃的透光性能,最终提高龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 的转换效率。

2)通过对封装材料EVA胶膜采用改性技术,可降低EVA紫外老化、低温冷脆等失效现象的发生。

3) 加强TPT背板的低温机械强度与韧性,可提高背板对龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 的保护性能。通过对龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 各组成部分失效的原因进行研究分析,并提出技术改进措施,可大幅提升各组成部分的耐候性,从而使龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 整体的耐极端气候环境的性能得到进一步提升,有效降低了龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 在经历极低温、大风、暴雪、强紫外辐射等恶劣环境后老化、损坏、失效的概率,并使其可以保持高效的转换效率。

3 结语

本文通过对龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 各组成部分的性能进行综合分析,分别介绍了龙8玻璃、封装材料、背板的材料特性,以及从各组成部分入手如何提高龙8(龙8官网老虎机游戏客户端)老虎机 的耐极端气候性能,为高寒地区特别是极地区域龙8发电系统的进一步应用推广提供了一定的指导和借鉴。

责任编辑:小牛

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