基于鎳基涂層的光熱發(fā)電

在現(xiàn)在的生活中，太陽(yáng)能產(chǎn)品處處可見，人們用太陽(yáng)能煮飯，還有太陽(yáng)能熱水器等等，無處不見太陽(yáng)能產(chǎn)品，當(dāng)然，最重要的還是太陽(yáng)能發(fā)電，但是目前的技術(shù)并不能讓人們很好利用太陽(yáng)能發(fā)電，目前，美國(guó)能源部國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)正在著手研發(fā)一種可用于光熱電站的鎳基涂層，旨在降低高溫熔鹽介質(zhì)對(duì)換熱器、管道以及儲(chǔ)罐的腐蝕。

NREL機(jī)械和熱工程科學(xué)實(shí)驗(yàn)室副主任Johney Green表示，這項(xiàng)研究或可為光熱電站提供防腐蝕涂層，減輕熔鹽對(duì)設(shè)備的損害，從而提高光熱發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)可行性。

太陽(yáng)能發(fā)電

為實(shí)現(xiàn)持續(xù)不間斷發(fā)電，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性，越來越多的光熱電站選擇耐高溫熔鹽來作為傳熱儲(chǔ)熱介質(zhì)。但如欲確保商業(yè)化光熱電站可以使用30年，含有氯化鈉，氯化鉀和氯化鎂的熔鹽混合物對(duì)光熱系統(tǒng)儲(chǔ)罐的腐蝕速率必須小于20微米/年才行。

據(jù)悉，一位來自NREL的研究員Gomez-Vidal嘗試將不同類型的鎳基涂層(這些涂層通常用于減少氧化和腐蝕)涂覆在不銹鋼表面，最終發(fā)現(xiàn)一種化學(xué)式為NiCoCrAlYTa的涂層的抗腐蝕效果最佳。其可將不銹鋼的腐蝕速度控制在190微米/年，雖沒有達(dá)到小于20微米/年的理想目標(biāo)，但相比未涂覆該涂層，腐蝕速度已經(jīng)降低了96%。這種特殊的涂層在24小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)預(yù)氧化，在此期間不銹鋼表面會(huì)形成均勻且致密的氧化鋁層，可用于進(jìn)一步防止不銹鋼免受腐蝕。

Gomez-Vidal表示，表面防護(hù)特別有望減輕熔鹽特別是含氯蒸汽對(duì)管壁罐壁表面的腐蝕程度。然而，目前光熱發(fā)電系統(tǒng)中的熔鹽腐蝕速率仍然相當(dāng)高。此次著重進(jìn)行了材料耐久性在太陽(yáng)能發(fā)電領(lǐng)域應(yīng)用中的相關(guān)性研究實(shí)驗(yàn)。為使光熱發(fā)電系統(tǒng)腐蝕速率下降到目標(biāo)值，未來還需進(jìn)行更多的研發(fā)工作，諸如嘗試將表面防護(hù)方法與對(duì)熔鹽及周圍環(huán)境的化學(xué)控制方法相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)協(xié)同作用。

未來，NREL還將進(jìn)行循環(huán)變溫加熱的補(bǔ)充試驗(yàn)以進(jìn)一步檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)涂層性能，并將在試驗(yàn)中引入氧氣來增加測(cè)試系統(tǒng)的氧化電勢(shì)。氧的添加可確保保護(hù)膜的形成，避免操作過程中有可能出現(xiàn)的裂紋問題帶來的影響。如果某一天人們能高效利用太陽(yáng)能，相信能解決很大的能源問題，畢竟太陽(yáng)能是符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的，能保證人類的永續(xù)發(fā)展，需要我們科研人員更加努力。