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

NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата

Виноград, выращиваемый для производства в...

Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии

Исследователи из Токийского столичного ун...

Лаборатория Sandia нашла новые подсказки о потеплении в Арктике
Лаборатория Sandia нашла новые подсказки о потеплении в Арктике

Арктика, ледяная корона Земли, переживает клим...

EHP: Изменение климата может повлиять на вес детей при рождении
EHP: Изменение климата может повлиять на вес детей при рождении

Изменение климата может представлять большую о...

Natural Hazards: Смешанные леса защищают от цунами лучше монокультурных
Natural Hazards: Смешанные леса защищают от цунами лучше монокультурных

Прибрежные леса в Японии преимущественно ...

PTRSB: Эволюция может помешать людям решить проблему изменения климата
PTRSB: Эволюция может помешать людям решить проблему изменения климата

Центральные особенности эволюции человека могу...

Ртуть в тропиках — скрытая опасность
Ртуть в тропиках — скрытая опасность

Неоново-зеленые капюшоны, бирюзовые брюшки, на...

Открыт 3D-материал, способный расщеплять стойкий загрязнитель водоемов
Открыт 3D-материал, способный расщеплять стойкий загрязнитель водоемов

Бразильские исследователи протестировали фоток...

Physics of Fluids: Снежинки помогут ученым составлять прогноз погоды
Physics of Fluids: Снежинки помогут ученым составлять прогноз погоды

В ходе исследования, которое может улучшить пр...

Ученые выяснили, как получить менее липкий лед
Ученые выяснили, как получить менее липкий лед

Готовясь к зиме многие американцы столкну...

Механические устройства для очистки водоемов от пластика ненадежны
Механические устройства для очистки водоемов от пластика ненадежны

Международная группа ученых предостерегла от&n...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Созданы чернила для 3D-печати гибких устройств без механических соединений
Созданы чернила для 3D-печати гибких устройств без механических соединений
Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
ACS Nano: Зубы нутрий и бобров помогут ученым вывести формулу совершенной эмали
ACS Nano: Зубы нутрий и бобров помогут ученым вывести формулу совершенной эмали
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса