Исследователи создали новый состав, способствующий увеличению срока эксплуатации солнечных башен.
Ученые НИТУ «МИСиС» и Центрального научно-исследовательского института металлургии (Египет) создали композиционный материал, который увеличит срок службы солнечных башен с двух-трех до пяти лет. Информация об этом опубликована в журнале. Renewable Energy.
Все чаще устанавливают солнечные электростанции, которые способны собирать и перерабатывать солнечную энергию на больших предприятиях. Среди самых перспективных – так называемые солнечные башни. Это строение представляет собой высокую башню с резервуаром воды и турбинной системой внутри.
Башня защищена гелиостатами — большими вращающимися зеркалами, собирающими солнечный свет и направляющими его к точке башни. Свет воздействует на солнечный адсорбер — элемент, поглощающий тепло, который нагревает солевой раствор до 600 °C. От него греется вода в резервуаре, а пар вращает турбины электростанции.
Карбид кремния (SiC) – пористый керамический материал с высокой плотностью, прочностью и стойкостью к окислению, традиционно используется в солнечных адсорберах. У этого материала есть недостатки: чувствительность к агрессивной среде солевых расплавов.
Нитрид алюминия AlN — перспективное дополнение к карбиду кремния: обладает высокой теплопроводностью, низким коэффициентом термического расширения и высокой термостойкостью. В настоящее время композиты SiC/AlN применяются преимущественно в электронике, но могут использоваться и в других областях, например, для преобразования солнечной энергии.
В соавторстве сотрудники кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС» и Центрального научно-исследовательского института металлургии создали пористые композиты, основанные на SiC/AlN, с содержанием до 40 процентов нитрида алюминия.
В ходе работы определены наилучшие составы добавок и режимы спекания новых композитов, которые значительно превосходят традиционные за счёт образования твёрдого раствора на границах зерен карбида кремния. Помимо высокой теплопроводности и термостойкости такие композиты характеризуются низким коэффициентом температурного расширения, что существенно повышает их эксплуатационные характеристики.
«Солнечная энергия нуждается в долговечных материалах без изъянов, — отмечает руководитель исследовательской группы с египетской стороны доктор Эмад Эваис. — В дальнейшем мы планируем протестировать разработанный нами материал в солнечных установках».
Благодаря отличным термохимическим и термомеханическим характеристикам композиты SiC/AlN подходят для использования в областях с высокими температурами, таких как металлургия и авиакосмическая техника.
