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新型液壓泵可在1400℃下工作 將用于太陽能發(fā)電
2024-07-31
來自美國佐治亞理工學院、斯坦福大學和秘魯大學的研究人員發(fā)明了一種新型液壓泵，其采用的新型技術(shù)使該液壓泵可在溫度為1673開爾文(約為1400℃)的環(huán)境下工作。
新型液壓泵由陶瓷、石墨、金屬鎢和一種叫氮化鋁陶瓷的材料制成，氮化鋁陶瓷是“可加工的氮化鋁復(fù)合物”。這種新型液壓泵是為了解決材料在高溫環(huán)境下發(fā)生膨脹的問題而量身設(shè)計的。據(jù)報道，在測試中，新型液壓泵僅垂直膨脹了1mm。研究人員稱，這種新型液壓泵可以連續(xù)工作72小時，它的極限工作溫度也不是1400℃，因為他們的發(fā)熱器不能提供更高的溫度，所以真正的極限溫度還不能確定。
研究人員將液壓泵的應(yīng)用范圍由冶金業(yè)擴大到太陽能發(fā)電。位于內(nèi)華達州托諾帕附近的110兆瓦新月形沙丘太陽能熱發(fā)電塔，內(nèi)有一個熔鹽儲存槽，該儲存槽通過大量叫作“定日鏡”的鏡子將太陽光反射到超高溫礦物表面來進行加熱，進而驅(qū)動蒸汽渦輪機來產(chǎn)生電力。
為什么要使用熔鹽呢?因為熔鹽是良好的導(dǎo)熱體。液壓泵將經(jīng)過加熱的液態(tài)鹽存儲存槽中抽取到熱交換器，在熱交換器中，液態(tài)水變成水蒸氣驅(qū)動蒸汽渦輪機產(chǎn)生電力。研究人員面對的一個難題是液態(tài)鹽只有在溫度為566℃時才能獲得，不過最近的研究發(fā)現(xiàn)液態(tài)錫能夠替代熔鹽。液態(tài)錫有更高導(dǎo)熱系數(shù)并且能夠在溫度為1400℃時使用，瞬時提高了2到3個數(shù)量級的傳熱系數(shù)。這就是新型液壓泵派上用場的地方。液壓泵制造者估計新型液壓泵能夠使太陽能發(fā)電廠“相對提升約50%的效率”和“降低約20%到30%的成本”。
然而，報道稱，還有更多的工作有待完善。因為72小時的測試后，液壓泵的傳動裝置“受到了明顯的磨損”，所以研究人員需要改進設(shè)計以使液壓泵能夠長時間工作。
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