製造工藝使用太陽的熱量來獲得更便宜的可再生電力

太陽能發電占美國電力的比例不到2%，但如果在陰天和夜間使用的發電和儲能成本更低，則可以彌補更多。普渡大學領導的團隊開發了一種新的材料和製造工藝，可以使用太陽能作為熱能的一種方式-更有效地發電。
這項創新是將太陽能發電與化石燃料直接成本競爭的重要一步，在美國產生超過60%的電力。
「將太陽能作為熱量存儲已經比通過電池存儲能源更便宜，因此下一步是降低太陽能發電的成本，同時增加溫室氣體排放的額外好處，」普渡大學的reilly教授kennethsandhage表示。材料工程。
這項研究是在普渡大學與喬治亞理工學院，威斯康星大學麥迪遜分校和橡樹嶺國家實驗室合作完成的，發表在「自然」雜誌上。
這項工作與普渡大學的巨型飛躍慶祝活動保持一致，承認該大學在普渡大學成立150周年之際為可持續經濟和地球做出的全球進步。這是為期一年的慶祝活動創意節的四個主題之一，旨在展示普渡大學作為解決現實問題的知識中心。
太陽能不僅通過農場或屋頂上的面板發電。另一種選擇是利用熱能運行的集中發電廠。
集中式太陽能發電廠通過使用鏡子或透鏡將太陽能轉化為電能，將大量光線集中到一個小區域，從而產生熱量傳遞給熔鹽。然後將來自熔融鹽的熱量轉移到「工作」流體，超臨界二氧化碳，其膨脹並用於旋轉渦輪機以產生電力。
為了使太陽能電力更便宜，渦輪發動機需要為相同的熱量產生更多的電力，這意味著發動機需要更熱。
問題在於，將熱量從熱熔融鹽傳遞到工作流體的熱交換器目前由不鏽鋼或鎳基合金製成，這些合金在所需的較高溫度和超臨界二氧化碳的高壓下變得太軟。
靈感來自他的團隊以前合併製造的「復合」材料，可以處理固體燃料火箭噴嘴等應用的高溫和高壓，sandhage與現在麻省理工學院的asegunhenry合作，設想了類似的材料。復合材料用於更堅固的熱交換器。
兩種材料作為復合材料一起顯示出前景：陶瓷碳化鋯和金屬鎢。
普渡大學的研究人員創造了陶瓷-金屬復合材料的板材。基於deveshranjan團隊在georgiatech進行的頻道模擬，這些板塊可以定製可定製的熱量交換渠道。
由橡樹嶺國家實驗室的edgarlara-curzio團隊進行的機械測試以及威斯康星-麥迪遜的markanderson團隊的腐蝕測試表明，這種新的復合材料可以成功地承受生成所需的高溫，高壓超臨界二氧化碳。電力比今天的換熱器更有效率。
喬治亞理工學院和普渡大學的研究人員進行的經濟分析也表明，這些熱交換器的規模化製造可以比不鏽鋼或鎳合金製造的相同或更低的成本進行。
「最終，隨著持續發展，這項技術將使可再生太陽能大規模滲透到電網中，」sandhage說。「這將意味著電力生產中人為二氧化碳排放量將大幅減少。」。