新型氮化铝复合碳化硅材料可延长光热电站集热器5年使用寿命
发布日期：2020/1/22
俄罗斯莫斯科国立科技大学钢铁合金学院(NUST MISIS)的科研人员和他们来自埃及开罗中央冶金研究院的同事一起开发出了一种氮化铝结合碳化硅的复合材料，可以将聚光太阳能发电塔集热器的使用寿命延长至5年。这篇研究文章已经发表在《Renewable Energy》杂志上。
聚光太阳能发电系统中，定日镜将太阳光反射集中到发电塔顶部的聚光倍率可超过1000倍的集热器上，在集热器的腔体内产生高温，集热器再将热能传给工质，经过蓄热环节，输入热动力机，膨胀做功，带动发电机，最后以电能的形式输出。
碳化硅陶瓷材料，具有高强度和优良的抗氧化性能，是太阳能集热器的传统元件。但是，碳化硅材料对盐熔体的侵蚀性环境很敏感，严重影响了集热器的使用寿命。
氮化铝是一种很有前途的碳化硅添加剂，它具有高导热系数、低热膨胀系数和耐高温等优点，在太阳能光热转换领域展现出巨大的应用前景。
此次俄罗斯开发的基于碳化硅结合氮化铝的复合材料中含有高达40%的氮化铝添加物。在研究过程中，科研人员优选了新型复合材料的最佳添加剂组成和烧结温度。由于在碳化硅晶界形成了固溶体，使得复合体的性能大大超过了传统的碳化硅陶瓷
这种复合材料具有较高的导热系数和耐热性，同时具有较低的热膨胀系数，而且耐腐蚀性能显著提高，能够有效延长聚光太阳能发电塔集热器的使用寿命。
“氮化铝复合碳化硅材料具有良好的热化学性能和热机械性能，在冶金、航空航天等高温领域有广阔的应用前景”，埃及研究小组负责人Emad Ewais博士介绍说：“太阳能应用需要没有缺陷的耐用材料。接下来，我们计划在太阳能装置中测试新开发的氮化铝复合碳化硅材料。”
来源： Advanced Ceramics
