Ang Bagong Composite ng Hot-as-Lava Puwede Mag-rebolusyon ng Kapamanggitan ng Solar Enerhiya

Ang isang pangkat na pinangunahan ng Purdue University ay nagpalabas ng isang bagong solar composite na maaaring makabuluhang mapabuti ang puro solar power plants sa parehong kahusayan at gastos, ayon sa isang bagong pag-aaral na inilathala sa Kalikasan nakaraang linggo. Ang pakikipagtulungan sa pagitan ng Georgia Institute of Technology, University of Wisconsin-Madison, at Oak Ridge National Laboratory ay umaasa na mapataas ang kasalukuyang paggamit ng solar sa US, na nananatili sa mas mababa sa 2 porsiyento ng aming generation generation. Ngunit ang bagong materyal ng koponan ay maaaring magbago nang lubusan sa industriya ng solar power.

"Sa palagay ko ay tantalizingly close," Purdue propesor Kenneth Sandhage nagsasabi Kabaligtaran.

Ang composite, na gawa sa cer amic zirconium carbide at met al tungsten, ay nabibilang sa isang kategorya ng mga materyales na tinatawag na "cermets," na kilala sa kanilang kakayahang makatiis ng mataas na temperatura at presyon. Ipinapakilala pagkatapos ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig para sa kanilang paggamit sa mga jet engine, ang US Air Force (ang mga nag-imbento ng term) "cermets" ay naging isang go-to para sa mga eroplano at mga rocket ng espasyo. At pagpapalit ng balakang.

Kinilala ng pangkat ng Purdue ang mga katangian ng cermet at natagpuan ang isang bagong mataas na temperatura na kapaligiran upang subukan ito: puro kapangyarihan halaman.

Laban sa isang tipikal na photovoltaic solar farm na may mga idle panel na naka-install sa mga bukid o rooftop, puro solar power plant ay karaniwang ang malakihan, mahusay na intensyon na bersyon ng nasusunog na mga ants sa ilalim ng magnifying glass. Ang mga halaman na ito ay gumagamit ng mga salamin o mga lente upang pag-isiping mabuti ang enerhiya mula sa araw. Sa halip na mga patay na ants, nakukuha namin ang init na inilipat sa mga natunas na asing-gamot. Ang mga plate na gawa sa hindi kinakalawang na asero o nikelado na nakabatay sa nikel ay ginagamit upang ilipat ang init mula sa mga asing-gamot hanggang sa isang likido na nagpapalawak upang iikot ang isang turbina, na sa wakas ay nagbibigay sa iyo ng elektrisidad. Ang Purdue ay gumagamit ng supercritical CO2 bilang ang likido na pinag-uusapan, ang CO2 sa gayong mataas na temperatura at mga presyon na umiiral sa isang lugar sa pagitan ng isang likido o gas.

Ang pamamaraan na ito ng pagkolekta ng init mula sa araw ay nangangahulugan na ang puro kapangyarihan halaman makakuha mainit. Ang materyal ng mga plato na ginagamit upang maglipat ng init ay isang bottleneck sa sistema - ang kasalukuyang hindi kinakalawang na asero o nikelado na nakabatay sa mga haluang metal ay may kapasidad na humigit-kumulang sa 550 grado na Celsius bago lumambot, sa ilalim lamang ng 100 degrees mas mainit kaysa sa pinakamainit na planeta sa ating solar system, Venus.

Pagkatapos ng mga mekanikal na pagsubok sa Oak Ridge National Laboratory, natuklasan ng koponan na ang bagong composite ay nagbibigay-daan sa amin na pumunta kahit na mas mainit, sa tungkol sa 750 degrees Celsius, na nasa cool na gilid ng lava. Ang cermet ng Purdue ay dalawa hanggang tatlong beses bilang kondaktibo bilang kasalukuyang pamantayan ng industriya.

Bukod sa pagkamit ng mga nakakapinsalang antas ng init, ang pagkakaiba ng temperatura na ito ay nagbibigay-daan sa isang planta upang madagdagan ang init nito sa conversion ng kuryente nang higit sa 20 porsiyento. Sinusukat ang bagong kahusayan mula sa ceramic-metal composite ay magiging mas mura kaysa sa kasalukuyang mga materyales at maaaring makatulong na mabawasan ang mga emissions ng carbon dioxide.

Ang kahanga-hangang bilang ceramic-riles ay maaaring, ang pangkat ay unang nahaharap sa mga isyu na may kaagnasan, dahil ang supercritical CO2 ay mag-oxidize sa mga plato, na binabawasan ang kanilang pagiging produktibo. Ngunit ang pagguhit sa mga pangunahing konsepto ng kimika, ang naisip na ang pagdaragdag ng isang layer ng tanso sa ibabaw ng mga plates ng cermet at pagdaragdag ng 50 bahagi kada milyon ng carbon monoxide sa supercritical CO2 ang nagbabawas sa isyu. Ang koponan ay nagsumite ng isang patent para sa bagong materyal.

Hanggang sa 2018, ang mga solar power plants na bumubuo ng halos 1,400 MW ng enerhiya para sa US kada taon. Habang kasalukuyang mas mura ang pag-ani ng sikat ng araw gamit ang mga tradisyonal na photovoltaics, ang mga baterya upang mag-imbak ito ay mahal - talagang mas mura ito upang mag-imbak ng init, tulad ng ginagawa sa pamamagitan ng puro solar. Sa bagong komposit na ito, ang halaga ng pagkolekta ng init ay bumaba. Kasama ang kakayahan upang makatulong sa tulay ang puwang ng enerhiya na iniharap ng solar sa panahon ng gabi, ito ay gumagawa ng puro solar mas mapagkumpitensya.

"Sa tingin ko ito ay isang kapana-panabik na oras upang maging sa mga materyales engineering," komento Sandhage. "May mga malubhang problema na kinakaharap natin, ngunit ito ay isang bagay na ginagawa ang mahirap na trabaho ng engineering upang dalhin ang mga angkop na materyales, dalhin ang tamang disenyo, at panatilihin ang mga problema. Kami ay nasasabik tungkol sa papel na maaari naming i-play."