Ученые из российского Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» и Центрального металлургического научно-исследовательского института в египетском Каире изобрели композитный материал, способный увеличить срок работы солнечных концентрационных башен еще на 5 лет.
Популярность солнечных электростанций (SPP) сегодня постоянно растет, что позволяет получать солнечную энергию в крупных масштабах. А солнечные концентрационные башни остаются одними из самых перспективных типов СЭС.
SPP представляют башню с водяным баком и турбиной внутри. Вокруг башни располагают гелиостаты – крупные подвижные зеркала, которые собирают лучи Солнца и концентрируют их в один луч, который затем падает лишь на одну точку, расположенную на башне. Там он воздействует на солнечный поглотитель, который затем подогревает специальный раствор соли до температуры 600 градусов Цельсия. От него подогревается вода в соседней емкости, а турбины крутят получившийся водной пар.
Карбид кремния (SiC) представляет керамический материал с пористой структурой и рядом полезных свойств, как то высокая плотность и крепость, устойчивость к окислению, который является одним из элементов солнечного поглотителя. Но SiC имеет главный минус — чувствительность к агрессивной среде расплавленной соли. Нитрид алюминия (AIN) является многообещающей добавкой к карбиду кремния, так как имеет высокую теплопроводимость и низкий коэффициент теплового расширения при значительной термоустойчивости.
В настоящее время композиты Sic и AIN зачастую используются в электронике, но они могут быть применены и для термического преобразования солнечной энергии.
Исследователи отдела высокотемпературных материалов и функциональных наносистем при «МИСиС», а также их коллеги из Египта сделали композиты с пористой структурой на основе SiC и AIN, которые содержат 40% нитрида алюминия. В ходе исследования были выбраны наилучшие пропорции добавок и режимы спекания этих композитов.
Они значительно превзошли наиболее распространенные за счет образования твердого раствора на стыках крупиц карбида кремния.
Эти композиты имеют не только термостойкость, но и высокую теплопроводимость, а также низкий коэффициент теплового расширения, что значительно улучшило их характеристики. Данный материал хотят испытать на реальных гелиостанциях.