太陽能發(fā)電占美國電力的比例不到2%，但如果在陰天和夜間使用的發(fā)電和儲能成本更低，則可以彌補更多。

普渡大學領(lǐng)導的團隊開發(fā)了一種新的材料和制造工藝，使用一種方式將太陽能 - 作為熱能 - 更有效地發(fā)電。

這項創(chuàng)新是將太陽能發(fā)電與化石燃料直接成本競爭的重要一步，在美國產(chǎn)生超過60%的電力。

“將太陽能作為熱量存儲已經(jīng)比通過電池存儲能源更便宜，因此下一步是降低太陽能發(fā)電的成本，同時增加溫室氣體排放的額外好處，”普渡大學的Reilly教授Kenneth Sandhage表示。材料工程。

這項研究是在普渡大學與佐治亞理工學院，威斯康星大學麥迪遜分校和橡樹嶺國家實驗室合作完成的，發(fā)表在“ 自然 ”雜志上。

這項工作與普渡大學的巨型飛躍慶祝活動保持一致，承認該大學在普渡大學成立150周年之際為可持續(xù)經(jīng)濟和地球做出的全球進步。這是為期一年的慶?；顒觿?chuàng)意節(jié)的四個主題之一，旨在展示普渡大學作為解決現(xiàn)實問題的知識中心。

太陽能不僅通過農(nóng)場或屋頂上的面板發(fā)電。另一種選擇是利用熱能運行的集中發(fā)電廠。

集中式太陽能發(fā)電廠通過使用鏡子或透鏡將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，將大量光線集中到一個小區(qū)域，從而產(chǎn)生熱量傳遞給熔鹽。然后將來自熔融鹽的熱量轉(zhuǎn)移到“工作”流體，超臨界二氧化碳，其膨脹并用于旋轉(zhuǎn)渦輪機以產(chǎn)生電力。

為了使太陽能電力更便宜，渦輪發(fā)動機需要為相同的熱量產(chǎn)生更多的電力，這意味著發(fā)動機需要更熱。

問題在于，將熱量從熱熔融鹽傳遞到工作流體的熱交換器目前由不銹鋼或鎳基合金制成，這些合金在所需的較高溫度和超臨界二氧化碳的高壓下變得太軟。

靈感來自他的團隊以前合并制造的“復合”材料，可以處理固體燃料火箭噴嘴等應(yīng)用的高溫和高壓，Sandhage與現(xiàn)在麻省理工學院的Asegun Henry合作，設(shè)想了類似的材料。復合材料用于更堅固的熱交換器。

兩種材料作為復合材料一起顯示出前景：陶瓷碳化鋯和金屬鎢。

普渡大學的研究人員創(chuàng)造了陶瓷 - 金屬復合材料的板材?；贒evesh Ranjan團隊在佐治亞理工學院進行的頻道模擬，這些板塊可以定制可定制的熱量交換渠道。

由橡樹嶺國家實驗室的Edgar Lara-Curzio團隊進行的機械測試以及威斯康星 - 麥迪遜的Mark Anderson團隊的腐蝕測試表明，這種新的復合材料可以成功地承受生成所需的高溫，高壓超臨界二氧化碳。電力比今天的換熱器更有效率。

佐治亞理工學院和普渡大學的研究人員進行的經(jīng)濟分析也表明，這些熱交換器的規(guī)?；圃炜梢员炔讳P鋼或鎳合金制造的相同或更低的成本進行。

“最終，隨著持續(xù)發(fā)展，這項技術(shù)將使可再生太陽能大規(guī)模滲透到電網(wǎng)中，”Sandhage說。“這將意味著電力生產(chǎn)中人為二氧化碳排放量將大幅減少。”