俄羅斯莫(mo)斯科(ke)國立科(ke)技大學(xue)鋼鐵合金(jin)學(xue)院(yuan)(NUST MISIS)的(de)(de)科(ke)研人員和(he)他們來自埃及開羅中(zhong)央冶(ye)金(jin)研究院(yuan)的(de)(de)同事(shi)一起開發出了一種氮化鋁(lv)結合碳化硅的(de)(de)復合材料(liao),可以將聚光太陽能發電塔(ta)集熱器的(de)(de)使用壽(shou)命延長至5年。這篇研究文(wen)章已經發表在《Renewable Energy》雜志上(shang)。
聚光(guang)太陽(yang)能發電(dian)系統中,定日鏡將(jiang)太陽(yang)光(guang)反射集中到發電(dian)塔頂(ding)部的(de)(de)聚光(guang)倍(bei)率(lv)可超過(guo)1000倍(bei)的(de)(de)集熱(re)(re)器(qi)上,在集熱(re)(re)器(qi)的(de)(de)腔體內產(chan)生高溫(wen),集熱(re)(re)器(qi)再將(jiang)熱(re)(re)能傳給(gei)工質,經過(guo)蓄熱(re)(re)環節,輸(shu)入熱(re)(re)動(dong)力機,膨脹(zhang)做功(gong),帶動(dong)發電(dian)機,最后以電(dian)能的(de)(de)形式輸(shu)出。
碳化硅陶瓷材料,具有高強度和優良的抗氧化性能,是太陽能集熱器的傳統元件。但是,碳化硅材料對鹽熔體的侵蝕性環境很敏感,嚴重影響了集熱器的使用壽命。
氮化(hua)鋁是(shi)一種很有前途的碳化(hua)硅添(tian)加劑,它具(ju)有高導熱(re)(re)系(xi)數、低熱(re)(re)膨脹(zhang)系(xi)數和(he)耐高溫等優點(dian),在(zai)太(tai)陽能光熱(re)(re)轉(zhuan)換領域展(zhan)現出巨大的應用前景。
此次俄羅(luo)斯(si)開發的(de)基于碳(tan)化硅結合(he)(he)氮化鋁的(de)復(fu)合(he)(he)材料(liao)中(zhong)含有高(gao)達40%的(de)氮化鋁添(tian)加物。在研(yan)究過程中(zhong),科研(yan)人員(yuan)優選了新型復(fu)合(he)(he)材料(liao)的(de)最佳添(tian)加劑組成和燒(shao)結溫度。由于在碳(tan)化硅晶(jing)界形成了固(gu)溶體,使(shi)得復(fu)合(he)(he)體的(de)性(xing)能大大超過了傳(chuan)統的(de)碳(tan)化硅陶瓷。
這種復合材料(liao)具(ju)有(you)較(jiao)高的(de)導熱(re)系數和耐(nai)(nai)熱(re)性,同(tong)時具(ju)有(you)較(jiao)低的(de)熱(re)膨脹(zhang)系數,而且耐(nai)(nai)腐蝕性能(neng)顯著提高,能(neng)夠有(you)效延長聚光太陽(yang)能(neng)發電塔集熱(re)器的(de)使(shi)用壽(shou)命。
“氮化(hua)鋁(lv)復合碳化(hua)硅(gui)材(cai)料(liao)具有(you)良好的(de)(de)熱(re)化(hua)學性能(neng)和(he)熱(re)機械性能(neng),在冶金、航(hang)(hang)空航(hang)(hang)天等高溫領(ling)域有(you)廣闊的(de)(de)應用前景(jing)”,埃及研究小組負責人Emad Ewais博士介(jie)紹說:“太陽能(neng)應用需要沒有(you)缺陷的(de)(de)耐用材(cai)料(liao)。接下來,我們(men)計劃(hua)在太陽能(neng)裝置中測試新開發(fa)的(de)(de)氮化(hua)鋁(lv)復合碳化(hua)硅(gui)材(cai)料(liao)。”