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集中太陽能所需的涂層:將儲罐的腐蝕速率保持在最低水平,這對于使用熔融鹽至關重要
2021年05月05日    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com    |  投稿

下一代聚光太陽能(CSP)廠需要在550-750攝氏度范圍內的高溫流體(如熔融鹽)來存儲熱量和發電。


然而,在那些高溫下,熔融鹽會吞噬CSP系統的熱交換器,管道和存儲容器中使用的普通合金。美國能源部國家可再生能源實驗室(NREL)的新研究旨在減輕鎳基涂料對CSP工廠的腐蝕程度中國建材網cnprofit.com。


機械和熱工程科學副實驗室主任約翰尼·格林說:“這項研究為CSP應用提供耐腐蝕涂層可以改善這些系統的經濟可行性的潛在影響使我們感到非常興奮?!?/p>


集中太陽能所需的涂層:將儲罐的腐蝕速率保持在最低水平,這對于使用熔融鹽至關重要 中國建材網,cnprofit.com


具有低成本熱存儲的CSP工廠使設施能夠在需要時隨時供電,從而有助于提高電網的可靠性。熔融鹽通常用于傳熱流體和熱能存儲,因為它們可以承受高溫并將收集到的太陽熱保持多個小時。


要在商業上使用包含氯化鈉,氯化鉀和氯化鎂的熔融鹽混合物,儲罐中的腐蝕速率必須很慢-每年小于20微米-這樣一家聚光太陽能發電廠才能實現30年的使用壽命生活。


在熔融氯化物中測試的裸不銹鋼合金每年的腐蝕速度高達4,500微米。


解決腐蝕問題的方法可能在于NREL的Judith Gomez-Vidal進行的研究,該研究發表在《自然材料降解》期刊上的文章“用于聚光太陽能應用中熱存儲的熔融氯化物中MCrAlX涂層的耐腐蝕性”。


Gomez-Vidal將不同類型的鎳基涂料(通常用于減少氧化和腐蝕)應用于不銹鋼。


其中一種化學式為NiCoCrAlYTa的涂層迄今為止表現出最好的性能。它將腐蝕速率限制為每年190微米-尚未達到目標,但與未涂覆的鋼相比,腐蝕速率降低了96%,因此有了很大的改進。該特定涂層在24小時內被預氧化,在此期間形成了均勻且致密的氧化鋁層,并用于進一步保護不銹鋼免受腐蝕。


擁有博士學位的Gomez-Vidal說:“使用表面保護技術非常有希望減輕熔融鹽的腐蝕,特別是對暴露于含氯蒸氣的那些表面的腐蝕?!?在冶金和材料工程?!暗?,CSP的腐蝕速率仍然很高。


這一努力突顯了太陽能應用中測試材料耐久性的重要性。要達到所需的目標腐蝕水平,還需要進行更多的研發工作,其中可能包括將表面保護與熔融鹽和周圍大氣的化學控制?!?/p>


額外的測試將需要評估熱循環下的涂層以及引入含氧氣氛以增加系統的氧化電位。


氧氣的添加可確保形成保護性水垢,如果在操作過程中出現裂紋,則在氧氣存在時可以重新形成保護垢。Gomez-Vidal最近發表了其他工作,其中在樣品的熱循環過程中,這種氧化鋁層能夠在存在空氣的情況下生長并保持粘附在表面上。


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