アルミオキシドセラミックは太陽熱発電所の安定性を高める

1紹介

化石燃料と関連した世界のエネルギー需要の増大と環境上の懸念は, 太陽光発電は,豊富で広く利用されている清潔なエネルギー 集中太陽光発電 (CSP) テクノロジーは,太陽光発電を 熱を集中装置で熱エネルギーに変換し,この熱を発電機に使う. 比較的低コスト,安定した出力,そして簡単にグリッド統合を提供し,それを有望な太陽光発電の利用にしています 方法について

2熱貯蔵材料としてのアルミナセラミックの利点と課題

2.1 利点

アルミナセラミク (α-Al2O3) は,熱貯蔵材料としていくつかの重要な利点を示しています.

• 高度な溶融点 (2072°C) と優れた熱安定性- 構造を維持する 極度のCSP動作温度下での整合性
• 優れた熱伝導性- 密度の高いアルミニウムセラミックは,熱伝導性が33% 室温でW/m·K,500°Cで約12W/m·Kを維持する
• 特殊な機械強度と耐磨性- 高温に耐える 圧力と周期的な熱圧
• 化学的惰性- 空気,水,その他の媒体の反応に耐える
• 費用対効果と利用可能性- 豊富な原材料と成熟した製造業 プロセス

2.2 課題

これらの利点にもかかわらず,アルミナセラミックはいくつかの技術的な課題に直面しています.

• 高温のシンテリング- 生産中にかなりのエネルギー投入が必要
• 熱ショックに敏感性- 急速な気温変動により裂けやすい
• 熱伝導性の制限- 尊敬すべきですが,さらなる改善が必要です CSP の最適性能
• 生産コスト削減- 大規模な商用化のために必要な

3. 業績向上戦略

研究者は,熱貯蔵アプリケーションのためのアルミナセラミクスを最適化するための複数のアプローチを開発しています:

3.1 添加物による変更

• シンタリングプロモーター:TiO2,MgO,CaO,SiO2は液体相または固体溶液を形成する 低濃縮温度
• 熱伝導性の強化剤:SiC,BN,グラフェン添加物 は 熱 の 移転 を 改善 する 能力
• 熱ショック耐性強化剤:ZrO2とAl2TiO5は熱膨張係数を減少させる

3.2 マイクロ構造制御

粒の大きさ,境界特性,孔隙の分布の精密エンジニアリングは,著しく改善することができます 性能:

• 穀物 の 精製 に よっ て 境界 の 密度 が 増加 し,強さ や 硬さ が 向上 し ます
• 境界最適化により,粒子の接点での熱抵抗が減少する
• 透孔性の最小化により密度と熱伝導性が向上する

4実験結果と分析

制御実験で2つの調製方法が評価されました.

• メソッド1:α-Al2O3 と Fe2O3 と TiO2 の添加物で,均質な粒度を持つセラミクスを生産する 構造,高密度 (3.89 g/cm3) と優れた熱伝導性 (28.5 W/(m·K) 500°C)
• 方法2Fe2O3 を使った炭酸ボキシットは,不純物により性能が低下しました 段階とガラスの形成

5将来の見通し

継続的な研究は,いくつかの有望な方向に焦点を当てています:

• 新しい多機能添加物の開発
• 先進的なマイクロ構造工学技術
• 費用対効果の高い製造プロセス
• 運用条件下での長期性能検証

アルミナセラミック熱貯蔵システムの成功導入は,CSPを大幅に前進させることができる 安定した再生可能エネルギー生産を提供し,それに関連する重大な環境問題に対処する 従来の発電方法で