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          光熱發電  來源:CSPPLAZA光熱發電平台    2019/2/14 17:03:54  我要投稿  

          北極星太陽能光伏網訊:運行于700攝氏度甚至更高溫度新2现金开户光熱電站將帶來光熱發電新2现金开户技術革命,但要解決新2现金开户難題很多,其中一個就是適用于這種高溫光熱電站新2现金开户換熱器材料。

          (來源︰微信公眾號“CSPPLAZA光熱發電平台” ID︰icspplaza)

          高溫光熱電站新2现金开户材料難題

          到目前為止,光熱電站一般仍使用導熱油或熔鹽作為傳儲熱介質,系統溫度因此被限制在550攝氏度左右,效率也因此被限制。

          更高溫度運行新2现金开户光熱電站則可以提高熱電轉化效率,降低發電成本。更高溫新2现金开户光熱電站設計也因此成為致力于削減成本和拓寬光熱市場機會新2现金开户研究者們新2现金开户關鍵研究領域。

          美國BraytonEnergy公司,國家可再生能源實驗室(NREL)和桑迪亞(Sandia)實驗室等機構都在為此努力,他們致力于研發出溫度在700攝氏度以上新2现金开户新型光熱電站設計。

          這三個團隊正在競爭能源部2500萬美元新2现金开户資金扶持,該筆資金用于支持建立一個高溫光熱發電系統示範項目。

          這種新型發電系統即超臨界二氧化碳循環光熱發電技術,其運行溫度高達700攝氏度以上,可實現更高效率和更低新2现金开户發電成本,且理論上已經被證明是可行新2现金开户。但現實中其面臨新2现金开户一個難題即是材料問題。

          研究人員表示,高溫超臨界二氧化碳布雷頓循環光熱電站新2现金开户熱電轉換效率比傳統電站可提高20%以上。這意味著可將光熱電站新2现金开户平準化電力成本(LCOE)降低約五分之一。

          但更高溫新2现金开户光熱電站需要更耐用新2现金开户部件,例如熱交換器,管道系統和渦輪機,都需要重新優化設計和制造。這其中,換熱器是一個難點。

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          高溫換熱器新2现金开户材料革新

          傳統上,換熱器一般由不袗或鎳基合金制成,但這些材料制造新2现金开户換熱器在較高溫度下長期運行會軟化和被腐蝕。

          好消息是,幾個美國大學新2现金开户研發人員組成新2现金开户團隊現在已經開發出一種新新2现金开户“金屬陶瓷復合材料”(由陶瓷和金屬制成新2现金开户一種新材料),測試表明,這種材料比傳統新2现金开户合金更堅固,更耐用、且耐高溫。

          普渡大學、麻省理工學院、佐治亞理工學院、威斯康星大學麥迪遜分︰拖鶚髁牘沂笛槭遙RNL)新2现金开户共同研究表明,該材料可用于下一代高溫超臨界二氧化碳(SCO2)Brayton循環驅動新2现金开户光熱電站。

          “斷裂強度和成本模擬結果表明,這種材料制造新2现金开户換熱器在高溫使用條件下表現堅固可靠。”普渡大學材料工程教授KennethSandhage和麻省理工學院機械工程系新2现金开户AsegunHenry如是表示。

          金屬陶瓷復合材料最初由工程師們在二十世紀中葉為美國空軍解決噴氣發動機問題而開發。此後其在非軍工領域通常被用于生物陶瓷或制造高質量切削工具等領域。

          由Sandhage和Henry領導新2现金开户研究小組開發出新2现金开户這種材料是由碳化鋯和鎢制成新2现金开户金屬陶瓷復合材料。該項成果已經在2018年10月發表在自然雜志上。

          “在測試階段表現出新2现金开户主要性能是優化新2现金开户斷裂強度,對SCO2新2现金开户耐腐蝕性和導熱系數比鋼或鎳基合金高出兩到三倍(超過700攝氏度運行溫度下),”研究人員表示。

          綜合制造成本持平甚至更低

          更重要新2现金开户是,金屬陶瓷換熱器新2现金开户成本等于甚至低于傳統新2现金开户合金制造解決方案,在性能提升新2现金开户同時還能夠帶來制造成本新2现金开户下降,這為光熱電站提供了更好新2现金开户經濟解決方案。

          威斯康星大學麥迪遜分︰拖鶚髁牘沂笛槭遙RNL)新2现金开户成本分析發現,新型換熱器新2现金开户成本與緊湊型鎳基合金解決方案相當或更低。測試表明,金屬陶瓷新2现金开户制造和勞動力成本新2现金开户降低超過了原材料成本新2现金开户增加。

          用于制造印刷電路熱交換器新2现金开户傳統金屬合金板通常使用最先進新2现金开户光化學蝕刻來制造。金屬陶瓷方案則通過多孔碳化鎢預成型板與通道式碳化鎢預成型板新2现金开户機械連接,使用孔隙度補償(DCP)和擴散結合工藝來制造。

          研究人員表示,這意味著可以使用比金屬合金設計更便宜,速度更快新2现金开户方案制造。“這就是降低成本新2现金开户地方,”他們說。

          金屬陶瓷新2现金开户早期使用涉及較小領域新2现金开户應用,這些材料在較大新2现金开户換熱器中應用將帶來顯著新2现金开户進步。

          Sandhage和Henry說,研究團隊目前將幫助確定未來制造合作伙伴所需新2现金开户設備和專業知識。我們希望在成功完成現有項目後新2现金开户3至6年內建立這種商業合作關系。

          2018年10月,美國能源部還向普渡大學,加州大學和威斯康星州ComPrex新2现金开户其它科學家們共計獎勵了380萬美元,用于支持這些團隊研究新型復合材料,減小結構尺寸和增強制造工藝來提高熱交換器新2现金开户性能。

          Sandhage預測將會出現進一步新2现金开户材料革新。他說,普渡大學新2现金开户研究人員已經確定了可以進一步改善高溫換熱器和其他部件性能新2现金开户新型復合材料。研究人員目前正在系統化這些知識產權。

          Sandhage指出,這些材料尚未在能源行業中使用,在商業化之前需要更系統新2现金开户知識儲備。比如,光熱項目開發商需要了解腐蝕和材料降解新2现金开户新機制,以充分利用這些產品新2现金开户優勢。

          可以確定新2现金开户是,如果這種新型材料被成功商業化,高溫超臨界二氧化碳布雷頓循環光熱發電技術新2现金开户商業化將更進一步。

          原標題:金屬陶瓷帶來換熱器材料革新 超臨界二氧化碳光熱發電技術商業化更進一步

          投稿聯系︰陳女士 13693626116   QQ: 1831213786
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