Aluminiumnitrid for at forlænge levetiden af ​​solenergianlæg

NUST MISIS forskere sammen med deres kolleger fra Central Metallurgical R&D Institute (Cairo, Egypten) har udviklet et kompositmateriale til at forlænge levetiden af ​​soltårne ​​op til fem år. Forskningsartiklen er publiceret i Vedvarende energi .

I dag, solenergianlæg (SPP) bliver stadig mere populære, gør det muligt at indsamle og behandle solenergi i industriel skala. Såkaldte soltårne ​​er blandt de mest lovende typer SPP'er. En SPP er et højt tårn med en vandtank og et turbinesystem indeni. Tårnet er omgivet af heliostater - store roterende spejle, der absorberer solens stråler og koncentrerer den samlede stråle på et enkelt punkt på tårnet. Strålen lander på solfangeren, som varmer en speciel saltopløsning op til 600°C. Vandet i den tilstødende tank opvarmes fra saltopløsningen, og dampen roterer turbinerne på kraftværket.

Siliciumcarbid (SiC), et porøst keramisk materiale med en række nyttige egenskaber - høj densitet, styrke, og modstand mod oxidation blandt andet - er det traditionelle element for solfangere. Imidlertid, siliciumcarbid har ulemper - f.eks. det er følsomt over for det aggressive miljø af saltsmelter.

Aluminiumnitrid (AIN) er en lovende tilføjelse til siliciumcarbid - det har høj varmeledningsevne, en lav termisk udvidelseskoefficient, og høj temperaturbestandighed. I øjeblikket, Sic og AIN kompositter bruges hovedsageligt i elektronik, men de kan potentielt bruges på en række andre felter, herunder termisk omdannelse af solenergi.

Forskere fra afdelingen for funktionelle nanosystemer og højtemperaturmaterialer ved NUST MISIS, i samarbejde med kolleger fra Central Metallurgical R&D Institute (Cairo, Egypten), har udviklet porøse kompositter baseret på SiC/AIN, som indeholder op til 40 procent aluminiumnitrid. De optimale sammensætninger af additiver og sintringsregimer af nye kompositter blev udvalgt i løbet af forskningen. De overstiger markant de traditionelle på grund af dannelsen af ​​en fast opløsning ved korngrænserne for siliciumcarbid. Sammen med høj varmeledningsevne og varmemodstand, sådanne kompositter har en lav termisk udvidelseskoefficient, hvilket forbedrer deres præstation markant.

"Solenergi kræver holdbare materialer uden defekter. Næste, vi planlægger at teste det udviklede materiale i solcelleanlæg, " kommenterede Dr. Emad Ewais, leder af den egyptiske forskningsgruppe.

Takket være positive termokemiske og termomekaniske egenskaber, SiC/AIN-kompositter er også lovende til brug i andre højtemperaturområder, såsom metallurgi og rumfartsteknik.