太陽能傳輸用空芯光纖研究及收集裝置的設計.pdf

1、本文對大孔徑低損耗傳輸太陽能用PMMA/Ag泄漏型空芯光纖薄膜制備工藝進行了深入的研究，與用于傳輸CO2激光的空芯光纖不同的是，該空芯光纖傳輸?shù)氖?00-1800nm波長范圍的光，故在膜層厚度設計和材料選擇上就有所區(qū)別。此波段的太陽能能量占太陽輻射能量中的85％以上，通過低損耗空芯光纖將太陽光傳輸?shù)绞覂?nèi)提供照明，即在一定程度解決了能源危機問題，又利于環(huán)保。 通過分析比較，選擇石英玻璃毛細管作為空芯光纖基材，內(nèi)徑為2mm；通過理論

2、計算與薄膜材料的選擇，確定在內(nèi)壁先鍍膜層厚度為0.2μm的高反射率銀膜，再鍍厚度為86nm的PMMA電介質(zhì)層；通過在石英基板上鍍制銀膜和PMMA電介質(zhì)膜來確定薄膜的制備參數(shù)，綜合優(yōu)化工藝參數(shù)。在立式光纖鍍膜機上制備空芯光纖的最佳反應條件是反應溫度控制在17℃，蔽光，pH值控制在pH=8～9，還原液中加入少量的硝酸作催化劑，少量的聚乙二醇4000作穩(wěn)定劑，另外，在還原液中加入少量乙醇可減小溶液的表面張力，利于反應的進行，銀絡合離子濃度為0

3、.1mol/L，流量為18ml/min，反應時間定為1～2min；毛細管內(nèi)制備PMMA電介質(zhì)涂層和在基片上的制備工藝差別不大，主要在于流量的控制，通過實驗比較，確定以質(zhì)量比0.4％PMMA丙酮溶液，流量為50 ml/min，鍍制時間為30s。 太陽能收集器是根據(jù)拋物面鏡聚焦的原理設計的，把平行入射的太陽能匯聚成一個點光源，再導入空芯光纖進行傳輸。對高精度太陽能拋物面境收集器進行了結(jié)構和光學設計，使它在濃縮度和光斑直徑上與制備好的

4、空芯光纖相匹配。依據(jù)旋轉(zhuǎn)拋物面鏡的收集參數(shù)，選擇了口徑為D=250mm，邊緣半角為φ=450的拋物面鏡，該拋物面鏡核心光斑直徑為1.2mm，太陽光濃縮度為31218；最大收集效率的光斑直徑為2mm，平均太陽光濃縮度15609?？紤]到本設計以收集效率為主，選擇空芯光纖直徑為2mm。通過理論計算確定了平面反射鏡的直徑為15mm，光纖的輸入端與平面鏡的距離h=6.7mm。 利用類似太陽光譜的氙燈光源對制備的PMMA/Ag泄漏型空芯光纖