Нитрид алюминия продлит жизнь солнечным электростанциям — Naked Science
6 минут
НИТУ «МИСиС»

Нитрид алюминия продлит жизнь солнечным электростанциям

Ученые разработали композиционный материал, который позволит продлить срок службы солнечных башен.

Солнечные батареи
Солнечные батареи / ©tokar.ua

Исследователи НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Центрального научно-исследовательского института металлургии (Египет) разработали композиционный материал, который позволит продлить срок службы солнечных башен — установок для сбора тепловой энергии Солнца — с двух-трех до пяти лет. Статья о разработке опубликована в журнале Renewable Energy.

Сегодня все более популярными становятся солнечные электростанции (СЭС), позволяющие собирать и перерабатывать солнечную энергию в промышленных масштабах. Среди наиболее перспективных видов СЭС — так называемые солнечные башни. Это особое сооружение, представляющее собой высокую башню с резервуаром воды и турбинной системой внутри.

Башня окружена по периметру гелиостатами — большими вращающимися зеркалами, захватывающими солнечные лучи и концентрирующими общий световой пучок в одной точке башни. Пучок попадает на солнечный адсорбер — теплопоглощающий элемент, который, в свою очередь, нагревает особый солевой раствор до 600 °C. От солевого раствора уже нагревается вода в примыкающем резервуаре, а пар вращает турбины электростанции.

В качестве традиционного элемента для солнечных адсорберов выступает карбид кремния (SiC) — пористый керамический материал, обладающий целым рядом полезных характеристик: высокая плотность, прочность, стойкость к окислению и многие другие. Однако и у карбида кремния есть недостатки: например, он чувствителен к агрессивной среде солевых расплавов.

Перспективным дополнением к карбиду кремния служит нитрид алюминия AlN: он обладает высокой теплопроводностью, низким коэффициентом термического расширения, высокой термостойкостью. Сейчас композиты SiC/AlN применяются в основном в электронике, но потенциально их можно использовать в ряде других областей, в том числе для задач тепловой трансформации солнечной энергии.

Ученые кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС» в сотрудничестве с коллегами из Центрального научно-исследовательского института металлургии разработали пористые композиты на основе SiC/AlN, содержащие до 40 процентов нитрида алюминия.

В ходе работы были подобраны оптимальные составы добавок и режимы спекания новых композитов, которые существенно превосходят традиционные, благодаря формированию твердого раствора на границах зерен карбида кремния. Наряду с высокой теплопроводностью и термостойкостью такие композиты обладают низким коэффициентом температурного расширения, что существенно улучшает их эксплуатационные параметры.

«Солнечная энергетика требует долговечных материалов без дефектов, — комментирует руководитель исследовательской группы с египетской стороны доктор Эмад Эваис. — Далее мы планируем протестировать разработанный нами материал в солнечных установках».

Благодаря хорошим термохимическим и термомеханическим свойствам, композиты SiC/AlN перспективны для применения и в других высокотемпературых областях — металлургии и авиакосмической технике.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» — российский технический университет; первый вуз в стране, получивший статус «Национального исследовательского технологического университета», лучший вуз России 2019 года по версии Forbes Россия. Сегодня в состав НИТУ «МИСиС» входят 9 институтов и 6 филиалов, 4 из которых работают в России и 2 за рубежом.
9 часов назад
11 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали, что РНК коронавируса SARS-CoV-2 проходит через обратную транскрипцию, встраивается в геном инфицированной клетки и экспрессируется в виде «химерных» транскриптов, сливающихся с вирусными с клеточными последовательностями.

8 мая
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

8 часов назад
4 минуты
Сергей Васильев

Анализ сотен записей зевков у разных видов млекопитающих и птиц показал, что оно длится тем дольше, чем крупнее мозг животного и чем больше в нем нейронов.

8 мая
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

9 часов назад
11 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали, что РНК коронавируса SARS-CoV-2 проходит через обратную транскрипцию, встраивается в геном инфицированной клетки и экспрессируется в виде «химерных» транскриптов, сливающихся с вирусными с клеточными последовательностями.

8 мая
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: