Yüksek Sıcaklık Güneş Kollektörleri İçin Seçici Soğurucu Malzeme Tasarımı

Abstract

Bu çalışmanın amacı parabolik güneş kollektörlerinde kullanılmak üzere istenilen özelliklere sahip seçici yüzey kaplamaları geliştirmektir. Zr ve farklı Zr alaşımları kullanılarak değişik tasarımlara sahip kaplamalar üretilmiş ve seçici yüzey kaplamasının optik özellikleri incelenerek soğurucu malzeme olmaya uygunluğu araştırılmıştır. Zr/ZrN ve Zr/ZrON seçici yüzey kaplamaları paslanmaz çelik altlık kullanılarak katodik ark yöntemi ile üretilmiştir. Seçici yüzey kaplamalarının UV/S/IR spektrofotometre, emissivite, XRD, SEM ve XPS analizleri yapılmıştır. 400ºC’de 1 saat ısıl işleme tabi tutulan Zr/ZrON seçici yüzey kaplamasının soğurma değeri 0.71%, yayım değeri 0.16’dır. Bu çalışmada Zr/ZrON seçici yüzey kaplamalarının seçici soğurucu malzeme olarak kullanılmalarının uygun olduğu öngörülmüştür.

The purpose of this thesis is to develop solar selective coating with desired properties for parabolic collectors. Zr and Zr alloys are used to produce different solar selective coating designs. The optical properties of these solar selective coatings are investigated. Spectrally selective Zr/ZrN and Zr/ZrON tandem absorbers were deposited stainless steel substrates by using cathodic arc deposition. The tandem absorbers were characterized using UV/Vis/NIR spectrophotometer, emissometer, XRD,SEM, and XPS. The deposited Zr/ZrON solar selective coatings had a solar absorbance 0.71% and a thermal emittance 0.16 after heat treatment in air up to 400ºC for 1h. As a result of this study, Zr/ZrON solar selective coatings are suitable candidates for use as solar selective absorbers.