Новое углеродное покрытие улучшает теплопередачу паровых конденсаторов в 20 раз

Если бы производство электроэнергии на угле и природном газе было на 2% эффективнее, то каждый год можно было бы выбрасывать на 460 млн тонн углекислого газа меньше, а воды расходовать на 2 трлн галлонов меньше. Этого можно достичь благодаря недавней инновации в паровом цикле, используемом при производстве электроэнергии на ископаемом топливе.

Исследователи из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн разработали покрытие для паровых конденсаторов, используемых в паровом цикле генерации на ископаемом топливе, которое изготавливается на основе фторированного алмазоподобного углерода, F-DLC. Как сообщается в журнале Nature Communications, такое покрытие позволяет повысить общую эффективность процесса на 2%. Кроме того, они продемонстрировали пригодность покрытия для промышленного использования, проведя самое длительное испытание на долговечность из когда-либо   проводившихся.

Реальность такова, что ископаемое топливо не исчезнет по крайней мере в течение 100 лет, — сообщает Ненад Милькович, профессор машиноведения и инженерии UIUC и руководитель проекта.

Прежде чем мы придем к тому состоянию, когда можно будет опираться на возобновляемые источники энергии, будет выброшено большое количество CO2. Если бы наше покрытие F-DLC было принято во всем мире, это позволило бы заметно сократить выбросы углерода и потребление воды для существующей энергетической инфраструктуры.

Производство электроэнергии на ископаемом топливе основано на процессе, называемом паровым циклом, в котором топливо сжигается для кипячения воды, полученный пар вращает турбину, а турбина приводит в движение электрогенератор. Затем пар поступает в конденсатор, который отбирает воду из пара и поддерживает разность давлений в турбине, чтобы пар вытекал. Улучшение теплопроводности конденсаторов позволит поддерживать разницу давлений, сжигая при этом меньше топлива.

Новое покрытие F-DLC, разработанное исследователями, улучшает теплопередачу, поскольку материал является гидрофобным. Когда пар конденсируется в воду, он не образует тонкой пленки, покрывающей поверхность, как это происходит с водой на многих чистых металлах и их оксидах. Вместо этого вода образует капли на поверхности F-DLC, обеспечивая прямой контакт пара с конденсатором и непосредственную передачу тепла. Исследователи обнаружили, что это улучшает свойства теплопередачи в 20 раз, что означает 2%-ное общее ускорение процесса.

Поразительно, что мы можем достичь этого с помощью F-DLC, в котором используются только углерод, флуорен и немного кремния, — заявляет Мухаммад Хоке, научный сотрудник и ведущий автор исследования.

И он может покрывать практически любой распространенный металл, включая медь, бронзу, алюминий и титан.

Чтобы продемонстрировать долговечность F-DLC, исследователи подвергали металлы с покрытием воздействию условий парового конденсатора в течение 1095 дней, что является самым длительным испытанием, описанным в литературе. В течение всего этого времени металлы с покрытием сохраняли свои гидрофобные свойства. Исследователи также обнаружили, что металлы с покрытием сохранили свои гидрофобные свойства после 5 000 царапин в испытании на истирание.

В настоящее время исследовательская группа сотрудничает с электростанцией Abbott при UIUC для изучения эффективности покрытия в течение шести месяцев постоянного воздействия конденсата в промышленных условиях.

Если все пройдет успешно, мы надеемся показать всем, что это эффективное решение, которое является экономически целесообразным, — заключает Милькович.

Мы хотим, чтобы наше решение было принято, поскольку, хотя развитие возобновляемой энергетики должно быть безусловным приоритетом, все же стоит продолжать совершенствовать то, что мы имеем сейчас.

22.08.2023


Подписаться в Telegram



Экология

Science: Лесная растительность в Европе мигрирует на запад на 3,56 км ежегодно
Science: Лесная растительность в Европе мигрирует на запад на 3,56 км ежегодно

Многие виды европейских лесных растений переме...

STE: Ученые нашли нанопластик в тканях новорожденных
STE: Ученые нашли нанопластик в тканях новорожденных

Даже новорожденные грызуны могут столкнуться с...

Продовольственная система разрушена, и у нас осталось всего 60 урожаев
Продовольственная система разрушена, и у нас осталось всего 60 урожаев

Защитники окружающей среды, исследователи, фер...

В УГНТУ разработали новый способ утилизации газов
В УГНТУ разработали новый способ утилизации газов

Способ утилизации топочных газов на предп...

Nature Geoscience: Антарктида зеленеет с ужасающей скоростью
Nature Geoscience: Антарктида зеленеет с ужасающей скоростью

За последние 40 лет растительный покров А...

RSC Sustainability: Для производства фумаровой кислоты начнут применять выбросы
RSC Sustainability: Для производства фумаровой кислоты начнут применять выбросы

Из-за быстрого накопления пластиковых отходов ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Российские ученые предложили использовать вирус растений для лечения саркомы
Российские ученые предложили использовать вирус растений для лечения саркомы
Menopause: Ученые заподозрили роль эстрогена в развитии астмы
Menopause: Ученые заподозрили роль эстрогена в развитии астмы
AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику
AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику
FCoSc: Гигантские крысы поборются с незаконной торговлей дикими животными
FCoSc: Гигантские крысы поборются с незаконной торговлей дикими животными
В России разработали искусственные кости и новые методы лечения позвоночника
В России разработали искусственные кости и новые методы лечения позвоночника
TE&E: Животные потребляют алкоголь чаще, чем мы думаем
TE&E: Животные потребляют алкоголь чаще, чем мы думаем
Волнообразные упражнения со штангой: польза или вред
Волнообразные упражнения со штангой: польза или вред
JA&FC: Сорго обогащает рацион питания биоактивными соединениями
JA&FC: Сорго обогащает рацион питания биоактивными соединениями
Nature Communications: Жизнь все-таки можно повернуть назад
Nature Communications: Жизнь все-таки можно повернуть назад
МАИ: Дроны-дефектоскописты уступают человеку в точности, зато берут скоростью
МАИ: Дроны-дефектоскописты уступают человеку в точности, зато берут скоростью
EBioMedicine: Создан инструмент для выявления сепсиса у новорожденных
EBioMedicine: Создан инструмент для выявления сепсиса у новорожденных
Численное моделирование повысит эффективность 3D-печати из стали 316LSi
Численное моделирование повысит эффективность 3D-печати из стали 316LSi
Создан особо пластичный алюминиевый сплав для высокотехнологичных отраслей
Создан особо пластичный алюминиевый сплав для высокотехнологичных отраслей
Влияние цвета в архитектуре на самоконтроль человека: мнение эксперта МХПИ
Влияние цвета в архитектуре на самоконтроль человека: мнение эксперта МХПИ
Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ
Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ

Новости компаний, релизы

Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
Регистрация сми на IV конгресс молодых ученых продлевается до 6 ноября
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
На старт! Внимание! MITEX!
Пироговская олимпиада для школьников по химии и биологии