金属支架腐蚀：太阳能发电系统维护盲点
来源：押川渡 | 1评论 | 6001查看 | 2013-03-18 14:32:00
支撑太阳能电池板的支架如果发生金属腐蚀，那么板材本身及接合部的强度就会降低，还可能因强风和地震而遭到破坏。关于这方面的主要注意事项，记者采访了研究大气腐蚀环境下钢铁材料寿命评估的琉球大学副教授押川渡。
说到太阳能发电系统（PV）的寿命，人们往往是想到太阳能电池板，但却容易忽略支架这一盲点。
但是，电镀钢板及铝等金属支架受环境影响，多少会出现腐蚀现象。发生腐蚀后，材料上会出现孔洞，容易引起结合部位强度降低等问题，如果遭受到强风袭击，还可能发生电池板掉落等事故。
关于金属的寿命，琉球大学副教授押川渡指出：“根据金属种类及表面涂膜性能的不同，腐蚀程度各异，但只要有水和氧气，金属就会腐蚀。”
下面就来探讨金属被腐蚀的原因，以及太阳能电池板支架方面的注意事项。
耐用年数因电镀种类不同而异
腐蚀是指金属在水和氧气的作用下发生的氧化反应。金属内部及金属之间的接点产生电位差时，在电解作用下也会发生腐蚀。从海洋扩散而来的含有盐分的粒子之所以会造成腐蚀，是因为吸湿性较高的氯化物附着后，金属表面会保持形成了水膜的状态，而且氯化物离子可促进电解作用。
太阳能发电系统的支架上当然也存在这些发生腐蚀的因素。关于支架容易发生金属腐蚀的部位，押川列举了3处。
首先是金属表面及切割加工后产生的端面。
支架中大量使用的钢材会在容易发生腐蚀的铁材表面进行热浸镀锌等加工。但尽管进行了防腐蚀的电镀处理，钢板仍会微小地逐渐发生腐蚀。押川说：“根据设置环境的不同，腐蚀的程度也不同，铁材每年平均最多腐蚀0.1毫米左右。而镀锌钢材仅为其十分之一左右。”
电镀层在厚度较最初减少了9成时便失去了效力。另外，根据电镀种类的不同，腐蚀程度也大不相同。
日本热浸镀锌协会在受海盐粒子影响严重的北陆高速公路德合川桥进行的大气暴露试验结果显示，将热浸镀锌与含有铝和镁的高耐候性热浸镀锌铝合金在10年后的腐蚀失重进行比较，后者是前者的六分之一左右。需要考虑设置环境及整个太阳能发电设施的生命周期，来选择电镀的种类。
支架根部和不同金属的接点处为危险区域
铝材和不锈钢等也需要注意腐蚀问题。
如上所述，在容易出现海盐粒子的海岸附近，氯化物附着到支架上后，其周围会出现局部腐蚀。虽经雨水冲洗后，影响减小，但被电池板遮住、不易受到雨淋的支架上仍会残留氯化物，发生腐蚀的可能性较高。
押川提示：“关于扩散来的海盐粒子的对策没有什么特别规定。但在日本道路协会编撰的《道路桥梁技术标准及其解说》中，将可使用无涂装耐候钢的地区大致定为，‘太平洋沿海地区为距离海岸线2公里以上，日本海沿海地区根据地区的不同，为距离海岸线5公里以上及20公里以上’。可以大致按照这些标准值采取防腐措施。”
此外，金属部材加工部位也会发生腐蚀。比如，在制造支架的过程中，会切割金属板材形成端面。该端面会露出未进行电镀处理的钢材，随着钢材及电镀厚度的不同，有时也容易发生腐蚀。
另外两处易发生腐蚀的部位如下。
首先是产业领域太阳能发电系统中常见的、在地上及混凝土基础上设置的支架的根部。地面与混凝土基础相接的部位容易发生腐蚀。在道路标识及金属护栏上，也经常看到根部出现孔洞，破烂不堪的现象。这是因为地面及遭受雨淋的混凝土面湿度较高，金属被浸泡时间太长而造成的。埋在地面及混凝土下的部分与外部露出的部分之间会产生电位差，因此还会加快腐蚀速度。
另一处是与太阳能电池板的接合部分，及螺栓孔等与不同金属直接接触的部分。如上文所述，不同金属接触后，因标准电极电位存在差异，会生成电流，离子化趋势较强的金属一侧会发生严重腐蚀。比如，镀锌钢材与不锈钢组合后，镀锌侧会腐蚀。
注意排水
那么，这些金属应如何防腐蚀呢？
“首先重要的是隔绝水和氧气。特别是进行排水处理等，不要让金属周围有水。”
比如，混凝土基础上部采用倾斜设计，不要留存水等，支架周边须采取有效的排水措施。
在多个金属材料相接触的部位，尽量避免使用不同金属。使用不同金属时，则尽可能选择电位差较小的材料。虽然也可以考虑粘贴绝缘胶布等不使两种金属直接接触的措施，但胶布的缝隙之间会留存水分，因此也不是万全之策。
施工时的疏忽也可能造成腐蚀，这点也需要注意。押川说：“可以考虑到的情况有，搬运时在金属表面造成伤痕，以及使用了非指定的接合工具等。”如果固定支架的螺栓采用不符合要求的产品，与支架之间很可能产生较大的电位差。确认是否使用了厂商指定的防腐蚀产品，这点十分重要。
总之，大家需要牢记的是定期进行支架检查、不要疏忽根据具体情况重新涂抹表面涂膜以及更换腐蚀部位等，这样才有助于延长太阳能发电系统的寿命。
本文作者：押川渡：生于1965年8月。1990年3月琉球大学研究生院硕士课程毕业。1990年4月担任琉球大学工程系能源机械工学科助教。1993年10月担任琉球大学工程系机械系统工学科助教。2005年7月担任该学科助理教授，2007年后担任现职至今。2005年获得东京大学（工学）博士学位。同年荣获日本腐蚀防蚀协会论文奖。
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Carlo
除了347H、321等不锈钢，山西太钢不锈钢目前正在行业内推广耐候钢，已有两家业主单位确定采用。<br />
耐候钢具有使用方便、无需维护、自愈性好、寿命长、应用成熟、成本低等优势，且产品序列丰富，屈服强度可在245-700之间选择，冲击功可以达到E级（-40摄氏度）。<br />
有感兴趣的请与我联系，我可以发些资料供参考。
2018-01-17 09:36:12
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