换一种新材料 太阳能发电效率不但能显著提高 还能降低成本

365体育官网2018年10月23日讯  在一般人的印象中,太阳能发电不过是农场或屋顶的大型电池板。但对于太阳能发电而言,另一种更重要的选择是使用热能的集中式发电厂。发电厂利用透镜将大量的光线集中到小区域,接着将小区域中的热量转移到熔盐中,进而传递给工作流体——超临界二氧化碳(SUD)。SUD膨胀后可以推动涡轮机发电。为了降低太阳能发电的成本,涡轮机需要以同样的热量产生更多的电力,这意味着需要提高温度。但问题随之而来:目前,熔盐向SUD传递热量用到的热交换器多由不锈钢或镍基合金制成,在高温和高压条件下容易软化。

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换一种新材料 太阳能发电效率不但能显著提高 还能降低成本

太阳能电力虽然在美国电力使用总额中所占的比例不高(约2%),但如果能降低阴天和夜间的发电和储能成本的话,太阳能发电的地位可以更高。《自然》(Nature)杂志10月17日报道,美国普渡大学(PU)、佐治亚理工学院(GIT)、威斯康星大学麦迪逊分校(UWM)和橡树岭国家实验室(ORNL)等合作开发了一种新的材料和制造工艺,将使太阳能发电变得更高效。PU材料工程教授肯尼斯·桑迪哈吉(Kenneth Sandhage)说:“以热能形式储存太阳能比电池储能的成本更低。更应考虑的是如何降低太阳能发电的成本。”

桑迪哈吉受其团队之前发现的用于应对固体燃料火箭喷嘴等高温高压环境的合成材料启发,与现麻省理工学院(MIT)的研究人员阿瑟刚·亨利(Asegun Henry)合作,设计出了一种由陶瓷碳化锆和金属钨构成的复合材料,用于提高热交换器的耐温耐压性能。GIT、UWM和ORNL的研究人员分别对金属陶瓷材料的热交换性能、耐腐蚀性能和机械性能进行了测试,确认新材料可显著提升热交换器的性能。

GIT和PU的研究人员还对新材料的成本进行了核算。他们认为,与不锈钢或镍合金换热器相比,新材料制成的热交换器的规模化生产成本更低。桑迪哈吉认为,新技术有望使太阳能发电成为电网的主角,并减少电力生产过程中产生的二氧化碳。

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