Mèo Tom hát Lan và Äiệp chế
Một nhóm nghiên cứu do Đại học Purdue dẫn đầu đã tiết lộ một hỗn hợp năng lượng mặt trời mới có thể cải thiện đáng kể các nhà máy điện mặt trời tập trung cả về hiệu quả và chi phí, theo một nghiên cứu mới được công bố trong Thiên nhiên tuần trước. Sự hợp tác này giữa Viện Công nghệ Georgia, Đại học Wisconsin-Madison và Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge hy vọng sẽ tăng mức sử dụng năng lượng mặt trời hiện tại ở Mỹ, vẫn duy trì ở mức dưới 2% sản lượng điện của chúng tôi. Nhưng đội ngũ vật liệu mới có thể cách mạng hóa ngành công nghiệp năng lượng mặt trời tập trung.
Tôi nghĩ rằng chúng tôi rất gần gũi, giáo sư của ông Purethue, Kenneth Sandhage nói Nghịch đảo.
Hỗn hợp, được làm từ cer amic zirconium carbide và met al vonfram, thuộc một loại vật liệu gọi là gốm kim cương, được biết đến với khả năng chịu được nhiệt độ và áp suất cao. Được phổ biến sau Thế chiến II vì được sử dụng trong động cơ phản lực, Không quân Hoa Kỳ (những người đặt ra thuật ngữ này) đã trở thành một ứng dụng cho máy bay và tên lửa không gian. Và thay thế hông.
Nhóm Purdue đã lưu ý đến phẩm chất của gốm kim loại và tìm thấy một môi trường nhiệt độ cao mới để kiểm tra nó: các nhà máy điện tập trung.
Đối lập với một trang trại năng lượng mặt trời quang điện điển hình với các tấm nhàn rỗi được lắp đặt tại các trang trại hoặc mái nhà, các nhà máy năng lượng mặt trời tập trung về cơ bản là phiên bản quy mô lớn, có chủ đích của kiến đốt dưới kính lúp. Những nhà máy này sử dụng gương hoặc ống kính để tập trung năng lượng từ mặt trời. Thay vì kiến chết, chúng ta nhận được nhiệt truyền sang muối nóng chảy. Các tấm làm bằng thép không gỉ hoặc hợp kim gốc niken được sử dụng để truyền nhiệt từ muối sang chất lỏng nở ra để quay tuabin, cuối cùng cung cấp cho bạn điện. Purdue đã sử dụng CO2 siêu tới hạn làm chất lỏng trong câu hỏi, còn gọi là CO2 ở nhiệt độ cao và áp lực đến mức nó tồn tại ở đâu đó giữa chất lỏng hoặc khí.
Kỹ thuật thu nhiệt từ mặt trời này có nghĩa là các nhà máy điện tập trung có được nóng bức. Vật liệu của các tấm được sử dụng để truyền nhiệt là một nút cổ chai trong hệ thống - hợp kim thép không gỉ hoặc niken hiện tại đạt công suất khoảng 550 độ C trước khi làm mềm, nóng hơn 100 độ so với hành tinh nóng nhất trong hệ mặt trời của chúng ta, Venus.
Sau các thử nghiệm cơ học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra hỗn hợp mới cho phép chúng ta nóng hơn, tới khoảng 750 độ C, nằm ở phía mát của dung nham. Purdue Vermet cũng có độ dẫn điện cao gấp hai đến ba lần so với tiêu chuẩn công nghiệp hiện tại.
Ngoài việc đạt được mức nhiệt thiêu đốt, chênh lệch nhiệt độ này cho phép một nhà máy tăng nhiệt thành chuyển đổi điện hơn 20 phần trăm. Mở rộng ra, hiệu quả tìm kiếm mới từ hỗn hợp gốm-kim loại sẽ rẻ hơn so với các vật liệu hiện tại và có thể giúp giảm đáng kể lượng khí thải carbon dioxide.
Ấn tượng như kim loại gốm có thể, trước tiên, nhóm nghiên cứu phải đối mặt với vấn đề ăn mòn, vì CO2 siêu tới hạn sẽ oxy hóa các tấm, làm giảm năng suất của chúng. Nhưng dựa trên các khái niệm hóa học cơ bản, người ta đã tìm ra rằng việc thêm một lớp đồng vào bề mặt của các tấm gốm kim loại và thêm 50 phần triệu carbon monoxide vào CO2 siêu tới hạn làm giảm bớt vấn đề. Nhóm nghiên cứu đã nộp bằng sáng chế cho vật liệu mới.
Tính đến năm 2018, các nhà máy điện mặt trời tập trung sản xuất khoảng 1.400 MW năng lượng cho Mỹ mỗi năm. Mặc dù hiện tại, giá rẻ hơn để thu hoạch ánh sáng mặt trời bằng cách sử dụng quang điện truyền thống, pin để lưu trữ rất tốn kém - nó thực sự rẻ hơn để lưu trữ nhiệt, như được thực hiện thông qua năng lượng mặt trời tập trung. Với composite mới này, chi phí thu nhiệt giảm. Kết hợp với khả năng giúp thu hẹp khoảng cách năng lượng do mặt trời thể hiện vào ban đêm, điều này khiến năng lượng mặt trời tập trung cạnh tranh hơn nhiều.
Tôi nghĩ rằng đó là một thời gian thú vị để tham gia vào ngành kỹ thuật vật liệu, nhận xét của Sand Sandage. Có một số vấn đề rất nghiêm trọng mà chúng tôi gặp phải, nhưng đó là vấn đề làm công việc khó khăn của kỹ thuật để mang lại vật liệu phù hợp, mang lại thiết kế phù hợp và tiếp tục khắc phục các vấn đề. Chúng tôi rất vui mừng về vai trò mà chúng tôi có thể đóng.