普渡大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，陶瓷金屬材料可以在更高溫度和更高壓力下傳熱，提高太陽能發(fā)電效率。
太陽能電力雖然在美國電力使用總額中所占的比例不高（約2%），但如果能降低陰天和夜間的發(fā)電和儲(chǔ)能成本的話，太陽能發(fā)電的地位可以更高。《自然》（Nature）雜志10月17日?qǐng)?bào)道，美國普渡大學(xué)（PU）、佐治亞理工學(xué)院（GIT）、威斯康星大學(xué)麥迪遜分校（UWM）和橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）等合作開發(fā)了一種新的材料和制造工藝，將使太陽能發(fā)電變得更高效。PU材料工程教授肯尼斯·桑迪哈吉（Kenneth Sandhage）說：“以熱能形式儲(chǔ)存太陽能比電池儲(chǔ)能的成本更低。更應(yīng)考慮的是如何降低太陽能發(fā)電的成本。”
在一般人的印象中，太陽能發(fā)電不過是農(nóng)場(chǎng)或屋頂?shù)拇笮碗姵匕濉５珜?duì)于太陽能發(fā)電而言，另一種更重要的選擇是使用熱能的集中式發(fā)電廠。發(fā)電廠利用透鏡將大量的光線集中到小區(qū)域，接著將小區(qū)域中的熱量轉(zhuǎn)移到熔鹽中，進(jìn)而傳遞給工作流體——超臨界二氧化碳（SUD）。SUD膨脹后可以推動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電。為了降低太陽能發(fā)電的成本，渦輪機(jī)需要以同樣的熱量產(chǎn)生更多的電力，這意味著需要提高溫度。但問題隨之而來：目前，熔鹽向SUD傳遞熱量用到的熱交換器多由不銹鋼或鎳基合金制成，在高溫和高壓條件下容易軟化。
桑迪哈吉受其團(tuán)隊(duì)之前發(fā)現(xiàn)的用于應(yīng)對(duì)固體燃料火箭噴嘴等高溫高壓環(huán)境的合成材料啟發(fā)，與現(xiàn)麻省理工學(xué)院（MIT）的研究人員阿瑟?jiǎng)?middot;亨利（Asegun Henry）合作，設(shè)計(jì)出了一種由陶瓷碳化鋯和金屬鎢構(gòu)成的復(fù)合材料，用于提高熱交換器的耐溫耐壓性能。GIT、UWM和ORNL的研究人員分別對(duì)金屬陶瓷材料的熱交換性能、耐腐蝕性能和機(jī)械性能進(jìn)行了測(cè)試，確認(rèn)新材料可顯著提升熱交換器的性能。
GIT和PU的研究人員還對(duì)新材料的成本進(jìn)行了核算。他們認(rèn)為，與不銹鋼或鎳合金換熱器相比，新材料制成的熱交換器的規(guī)模化生產(chǎn)成本更低。桑迪哈吉認(rèn)為，新技術(shù)有望使太陽能發(fā)電成為電網(wǎng)的主角，并減少電力生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳。
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