태양열 에너지 비용으로 혁명을 일으킬 수있는 새로운 용암 복합 재료

퍼듀 대학교 (Purdue University) 팀은 효율성과 비용면에서 집중적 인 태양 광 발전소를 크게 향상시킬 수있는 새로운 태양열 복합체를 발표했다. 자연 지난주. 조지아 공대 (University of Wisconsin-Madison)와 오크 리지 국립 연구소 (Oak Ridge National Laboratory) 간의 이러한 협력은 우리 세대의 2 %에도 미치지 못하는 현재 미국에서의 태양 에너지 사용을 증가시키기를 희망하고있다. 그러나 팀의 새로운 소재는 집중적 인 태양 광 발전 산업에 혁명을 일으킬 수 있습니다.

"나는 우리가 아주 가까이에 있다고 생각합니다."퍼듀 대학의 케네 쓰 샌드 허지 (Kenneth Sandhage) 교수는 역.

cer amic zirconium carbide와 met al al tungsten으로 만들어진 합성물은 고온과 고압에 견딜 수있는 능력으로 알려진 "서멧"이라는 물질 카테고리에 속합니다. 제트 엔진에서 사용하기 위해 제 2 차 세계 대전 이후에 대중화 된 미 공군 ("조종사"라는 용어를 만든 사람)은 항공기 및 우주 로켓의 이동 수단이되었습니다. 엉덩이 교체.

Purdue 팀은 서멧의 특성에 주목하여 시험하기 위해 새로운 고온 환경, 즉 집중 발전소를 발견했습니다.

농장이나 옥상에 유휴 패널이 설치된 전형적인 태양 광 태양 광 발전소와는 달리, 집중 태양 광 발전소는 기본적으로 돋보기 아래에 개미를 태우는 대규모의 선의 버전입니다. 이 식물은 햇빛으로부터 에너지를 집중시키기 위해 거울이나 렌즈를 사용합니다. 죽은 개미 대신에 우리는 용융 된 염에 열을 전달합니다. 스테인레스 스틸 또는 니켈 기반의 합금으로 만들어진 플레이트는 열을 소금에서 액체로 옮겨서 터빈을 회전시켜 최종적으로 전기를 공급하는 데 사용됩니다. Purdue는 액체 또는 가스 사이의 어딘가에 존재하는 고온 및 고압에서 문제의 유체 인 초 임계 CO2를 사용했습니다.

태양으로부터 열을 수집하는이 기술은 집중된 발전소가 뜨거운. 열을 전달하는 데 사용되는 판의 재료는 시스템의 한 병목입니다. 현재의 스테인리스 스틸 또는 니켈 기반 합금은 태양계의 가장 뜨거운 행성 인 금성보다 100도 더 가벼운 연화되기 전에 섭씨 550 도의 온도에 도달합니다.

오크 리지 국립 연구소 (Oak Ridge National Laboratory)에서 기계적 시험을 한 후에 팀은 새로운 합성물이 용암의 시원한면에있는 섭씨 약 750도까지 더워 질 수 있음을 발견했습니다. 퍼듀 (Purdue)의 서멧은 또한 현재 산업 표준보다 2 ~ 3 배의 전도성이 있습니다.

뜨거운 열 수준을 달성하는 것 외에도이 온도차는 발전소가 열에서 전기로의 전환율을 20 % 이상 증가시킬 수있게합니다. 크기를 늘리면 세라믹 - 금속 복합 재료의 새로운 효율성은 현재 재료보다 저렴 해지고 이산화탄소 배출을 크게 줄일 수 있습니다.

세라믹 금속처럼 인상적인 것은 팀이 처음으로 초 임계 이산화탄소가 판을 산화시켜 생산성을 감소 시키므로 부식 문제에 직면했습니다. 그러나 근본적인 화학 개념을 바탕으로 서멧 판의 표면에 구리 층을 추가하고 초 임계 CO2에 50ppm의 일산화탄소를 첨가하는 것이 문제를 완화한다는 것을 알아 냈습니다. 팀은 새로운 자료에 대한 특허를 제출했습니다.

2018 년 현재, 집중 태양 광 발전소는 연간 약 1,400MW의 에너지를 미국에서 생산합니다. 현재 태양 광을 사용하여 전통적인 태양 전지를 사용하는 것이 더 저렴하지만, 배터리를 저장하는 배터리는 비싸다. 집중 태양열을 통해 이루어 지므로 열을 저장하는 것이 실제로 저렴하다. 이 새로운 합성물로 열을 수집하는 비용이 감소합니다. 야간에 태양 에너지가 제공하는 에너지 격차를 해소하는 기능과 결합하여 집중 태양 광을 훨씬 더 경쟁력있게 만듭니다.

Sandhage는 "재료 공학에 참여하는 것이 흥미로운시기라고 생각합니다. "우리가 직면 한 심각한 문제가 있습니다. 그러나 적절한 재료를 가져와 올바른 디자인을 가져오고 문제를 계속 해결할 수 있도록 노력해야합니다. 우리는 우리가 할 수있는 역할에 대해 흥분하고 있습니다."