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金屬支架腐蝕：太陽能發(fā)電系統(tǒng)維護(hù)盲點(diǎn)

來源：押川渡 | 1評論 | 7113查看 | 2013-03-18 14:32:00

　　支撐太陽能電池板的支架如果發(fā)生金屬腐蝕，那么板材本身及接合部的強(qiáng)度就會降低，還可能因強(qiáng)風(fēng)和地震而遭到破壞。關(guān)于這方面的主要注意事項(xiàng)，記者采訪了研究大氣腐蝕環(huán)境下鋼鐵材料壽命評估的琉球大學(xué)副教授押川渡。

　　說到太陽能發(fā)電系統(tǒng)（PV）的壽命，人們往往是想到太陽能電池板，但卻容易忽略支架這一盲點(diǎn)。

　　但是，電鍍鋼板及鋁等金屬支架受環(huán)境影響，多少會出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。發(fā)生腐蝕后，材料上會出現(xiàn)孔洞，容易引起結(jié)合部位強(qiáng)度降低等問題，如果遭受到強(qiáng)風(fēng)襲擊，還可能發(fā)生電池板掉落等事故。

　　關(guān)于金屬的壽命，琉球大學(xué)副教授押川渡指出：“根據(jù)金屬種類及表面涂膜性能的不同，腐蝕程度各異，但只要有水和氧氣，金屬就會腐蝕?！?nbsp;

　　下面就來探討金屬被腐蝕的原因，以及太陽能電池板支架方面的注意事項(xiàng)。

耐用年數(shù)因電鍍種類不同而異

　　腐蝕是指金屬在水和氧氣的作用下發(fā)生的氧化反應(yīng)。金屬內(nèi)部及金屬之間的接點(diǎn)產(chǎn)生電位差時(shí)，在電解作用下也會發(fā)生腐蝕。從海洋擴(kuò)散而來的含有鹽分的粒子之所以會造成腐蝕，是因?yàn)槲鼭裥暂^高的氯化物附著后，金屬表面會保持形成了水膜的狀態(tài)，而且氯化物離子可促進(jìn)電解作用。

　　太陽能發(fā)電系統(tǒng)的支架上當(dāng)然也存在這些發(fā)生腐蝕的因素。關(guān)于支架容易發(fā)生金屬腐蝕的部位，押川列舉了3處。

　　首先是金屬表面及切割加工后產(chǎn)生的端面。

　　支架中大量使用的鋼材會在容易發(fā)生腐蝕的鐵材表面進(jìn)行熱浸鍍鋅等加工。但盡管進(jìn)行了防腐蝕的電鍍處理，鋼板仍會微小地逐漸發(fā)生腐蝕。押川說：“根據(jù)設(shè)置環(huán)境的不同，腐蝕的程度也不同，鐵材每年平均最多腐蝕0.1毫米左右。而鍍鋅鋼材僅為其十分之一左右。”

　　電鍍層在厚度較最初減少了9成時(shí)便失去了效力。另外，根據(jù)電鍍種類的不同，腐蝕程度也大不相同。

　　日本熱浸鍍鋅協(xié)會在受海鹽粒子影響嚴(yán)重的北陸高速公路德合川橋進(jìn)行的大氣暴露試驗(yàn)結(jié)果顯示，將熱浸鍍鋅與含有鋁和鎂的高耐候性熱浸鍍鋅鋁合金在10年后的腐蝕失重進(jìn)行比較，后者是前者的六分之一左右。需要考慮設(shè)置環(huán)境及整個(gè)太陽能發(fā)電設(shè)施的生命周期，來選擇電鍍的種類。

　　支架根部和不同金屬的接點(diǎn)處為危險(xiǎn)區(qū)域

　　鋁材和不銹鋼等也需要注意腐蝕問題。

　　如上所述，在容易出現(xiàn)海鹽粒子的海岸附近，氯化物附著到支架上后，其周圍會出現(xiàn)局部腐蝕。雖經(jīng)雨水沖洗后，影響減小，但被電池板遮住、不易受到雨淋的支架上仍會殘留氯化物，發(fā)生腐蝕的可能性較高。

　　押川提示：“關(guān)于擴(kuò)散來的海鹽粒子的對策沒有什么特別規(guī)定。但在日本道路協(xié)會編撰的《道路橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及其解說》中，將可使用無涂裝耐候鋼的地區(qū)大致定為，‘太平洋沿海地區(qū)為距離海岸線2公里以上，日本海沿海地區(qū)根據(jù)地區(qū)的不同，為距離海岸線5公里以上及20公里以上’?？梢源笾掳凑者@些標(biāo)準(zhǔn)值采取防腐措施?！?nbsp;

　　此外，金屬部材加工部位也會發(fā)生腐蝕。比如，在制造支架的過程中，會切割金屬板材形成端面。該端面會露出未進(jìn)行電鍍處理的鋼材，隨著鋼材及電鍍厚度的不同，有時(shí)也容易發(fā)生腐蝕。

　　另外兩處易發(fā)生腐蝕的部位如下。

　　首先是產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域太陽能發(fā)電系統(tǒng)中常見的、在地上及混凝土基礎(chǔ)上設(shè)置的支架的根部。地面與混凝土基礎(chǔ)相接的部位容易發(fā)生腐蝕。在道路標(biāo)識及金屬護(hù)欄上，也經(jīng)常看到根部出現(xiàn)孔洞，破爛不堪的現(xiàn)象。這是因?yàn)榈孛婕霸馐苡炅艿幕炷撩鏉穸容^高，金屬被浸泡時(shí)間太長而造成的。埋在地面及混凝土下的部分與外部露出的部分之間會產(chǎn)生電位差，因此還會加快腐蝕速度。

　　另一處是與太陽能電池板的接合部分，及螺栓孔等與不同金屬直接接觸的部分。如上文所述，不同金屬接觸后，因標(biāo)準(zhǔn)電極電位存在差異，會生成電流，離子化趨勢較強(qiáng)的金屬一側(cè)會發(fā)生嚴(yán)重腐蝕。比如，鍍鋅鋼材與不銹鋼組合后，鍍鋅側(cè)會腐蝕。

注意排水

　　那么，這些金屬應(yīng)如何防腐蝕呢？

　　“首先重要的是隔絕水和氧氣。特別是進(jìn)行排水處理等，不要讓金屬周圍有水?！?nbsp;

　　比如，混凝土基礎(chǔ)上部采用傾斜設(shè)計(jì)，不要留存水等，支架周邊須采取有效的排水措施。

　　在多個(gè)金屬材料相接觸的部位，盡量避免使用不同金屬。使用不同金屬時(shí)，則盡可能選擇電位差較小的材料。雖然也可以考慮粘貼絕緣膠布等不使兩種金屬直接接觸的措施，但膠布的縫隙之間會留存水分，因此也不是萬全之策。

　　施工時(shí)的疏忽也可能造成腐蝕，這點(diǎn)也需要注意。押川說：“可以考慮到的情況有，搬運(yùn)時(shí)在金屬表面造成傷痕，以及使用了非指定的接合工具等?！比绻潭ㄖЪ艿穆菟ú捎貌环弦蟮漠a(chǎn)品，與支架之間很可能產(chǎn)生較大的電位差。確認(rèn)是否使用了廠商指定的防腐蝕產(chǎn)品，這點(diǎn)十分重要。

　　總之，大家需要牢記的是定期進(jìn)行支架檢查、不要疏忽根據(jù)具體情況重新涂抹表面涂膜以及更換腐蝕部位等，這樣才有助于延長太陽能發(fā)電系統(tǒng)的壽命。

　　本文作者：押川渡：生于1965年8月。1990年3月琉球大學(xué)研究生院碩士課程畢業(yè)。1990年4月?lián)瘟鹎虼髮W(xué)工程系能源機(jī)械工學(xué)科助教。1993年10月?lián)瘟鹎虼髮W(xué)工程系機(jī)械系統(tǒng)工學(xué)科助教。2005年7月?lián)卧搶W(xué)科助理教授，2007年后擔(dān)任現(xiàn)職至今。2005年獲得東京大學(xué)（工學(xué)）博士學(xué)位。同年榮獲日本腐蝕防蝕協(xié)會論文獎。

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