一个由美国普渡大学领导的团队推出了一个新的太阳能复合，可以显著提高效率和成本集中的太阳能发电厂，根据一项新的研究发表在自然上周。佐治亚理工学院，威斯康星大学麦迪逊分校和橡树岭国家实验室之间的合作希望增加美国目前的太阳能使用量，这仍然不到我们发电量的2%。但该团队的新材料可能会使集中的太阳能产业发生革命性变化。
“我认为我们非常接近，”普渡教授Kenneth Sandhage告诉Inverse。
由[金属碳化锆和[钨]钨制成的复合材料属于称为“金属陶瓷”的一类材料，其能够承受高温和高压。第二次世界大战后推广用于喷气发动机，美国空军(创造该术语的人)“金枪鱼”已成为飞机和太空火箭的首选。和臀部替换。
普渡大学的团队注意到了金属陶瓷的质量，并发现了一个新的高温环境来测试它：集中发电厂。
与典型的光伏太阳能发电场相反，在农场或屋顶上安装了闲置面板，集中式太阳能发电厂基本上是放大镜下燃烧蚂蚁的大型，善意版本。这些植物使用镜子或镜片来集中来自太阳的能量。我们将热量传递给熔盐，而不是死蚂蚁。由不锈钢或镍基合金制成的板用于将热量从盐转移到流体中，该流体膨胀以旋转涡轮机，最终为您提供电力。普渡大学使用超临界二氧化碳作为所讨论的流体，即二氧化碳在如此高的温度和压力下，它存在于液体或气体之间。
这种从太阳收集热量的技术意味着集中的发电厂变热。用于传热的板材是该系统的一个瓶颈 - 目前的不锈钢或镍基合金在软化前达到550摄氏度左右的能力，比我们太阳系中最热的行星金星低100度。
在橡树岭国家实验室进行机械测试后，该团队发现新的复合材料让我们变得更热，达到750摄氏度，这是熔岩的凉爽一面。普渡大学的金属陶瓷的导电性也是目前行业标准的两到三倍。
除了达到灼热的温度水平外，这种温差还可使工厂的热电转换率提高20%以上。按比例放大，陶瓷 - 金属复合材料的新效率将比现有材料便宜，并有助于大幅减少二氧化碳排放。
由于陶瓷金属可能令人印象深刻，该团队首先面临腐蚀问题，因为超临界二氧化碳会氧化板材，降低其生产率。但借鉴基本的化学概念，他们发现在金属陶瓷板表面添加铜层并在超临界二氧化碳中加入百万分之50的一氧化碳可以缓解这一问题。该团队已提交新材料专利。
截至2018年，集中式太阳能发电厂每年为美国生产约1,400兆瓦的能源。虽然目前使用传统光伏发电收获太阳光的成本较低，但存储它的电池价格昂贵 - 实际上通过集中太阳能来储存热量更便宜。使用这种新型复合材料，收集热量的成本下降。结合在夜间帮助弥合太阳能所带来的能源差距的能力，这使得集中太阳能更具竞争力。
“我认为这是一个令人兴奋的时间进入材料工程，”Sandhage说。“我们面临着非常严重的问题，但这需要做好工程的艰苦工作才能引进正确的材料，引入正确的设计，并不断解决问题。我们对我们可以发挥的作用感到兴奋。
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