A hőcserélők és a gőzkondenzátorok grafen-bevonata növeli a hatékonyságot
Jelenleg elég nagy része a teljes mennyiségű villamos energia az egész világon, számla hőerőművek, amelyben égett gáz, szén és egyéb fosszilis tüzelőanyagok. Természetesen minden alkalommal, a tudósok és mérnökök próbálják új technológiák kifejlesztésére hatékonyságának növelése hőerőművek, és az utóbbi időben a kutatók a Massachusetts Institute of Technology javasolták használatát a grafén bevonat egyes elemeit hőcserélők és a gőz lecsapódik, amely lehetővé teszi, hogy növelje a hatékonyságot a hőerőmű által néhány százalék. És ez a néhány száz millió dolláros megtakarítást eredményez minden évben egy erőmű számára.
Egy hagyományos hőerőműben az égetett tüzelőanyag energiáját a víz túlhevített gőzré alakítja. Ez a gőz forgatja a generátorhoz tartozó turbinacsapokat, miközben elveszíti energiáját és visszafordítja a folyadékot. A víz felmelegszik, gőzbe alakul és a ciklus teljesen megismétli magát.
A Massachusetts Institute of Technology kutatói tanulmányozták a hőcserélők és gőzkondenzátorok aktív elemeinek működését, amelyeket a termál-állomás ciklusának utolsó szakaszában használnak. Tanulmányok kimutatták, hogy felületük bevonása egy grafénréteggel háromszor négyszeresre növeli a hőátadási folyamat hatékonyságát. Mivel ez a szakasz a termállomás ciklusának egyik kulcsfontosságú szakasza, a hatékonyság növelése az állomás egészének 2-3 százalékos hatékonyságát növeli. És az ilyen kismértékű növekedés ellenére ezek a százalékok évente több millió dollárra tehetnek szert.
Hő és gőz lecsapódik, amely képezik egy tekercs fém, általában réz, csövek adatfolyamba elhelyezendő gőz, elvesztik hatékonyságukat képződése következtében a felületére annak egy vékony víz, amely mint a hőszigetelés. Ismert, hogy a grafén erős hidrofób (víztaszító) tulajdonságai és ez a funkció az anyag arra használták, hogy ülepítő felületén a nedvesség képződött cseppecskék formájában, amelyek nem a felületen marad hosszú. A korábbi kísérletek gyártására polimer hidrofób bevonatokat tettek, de kudarcba fulladt annak a ténynek köszönhető, hogy ezek a bevonatok vastagsága elég ahhoz, meghatalmazotti egy hőszigetelő magukat, vagy szolgálhat egy rövid ideig, így a rendszer hatása alatt túlhevített gőz.
A grafén bevonattal ellátott hőcserélők elemeinek vizsgálatát 100 ° C-ra melegített gőzzel végeztük. Ezek a vizsgálatok azt mutatták, hogy az ilyen elemek hővezető képessége négyszer akkora, mint azoknak az elemeknek a hővezető képessége, amelyek felületén nincs bevonat. A gőz hőmérsékletének növelésével és a hőcserélő hőmérsékleti különbségének növekedésével a hővezetőképesség 5-7-szeresére növelhető.
A legfontosabb, hogy a grafén bevonat a tesztek során nem mutatott két héten át tartó lebomlást. Összehasonlításképpen, az egyik leginkább rezisztens polimer bevonat minősége 3 óra elteltével romlott, és 12 óra elteltével teljesen leállt.
Grafén bevonat alkalmazását a hőcserélők és gőzkondenzátorok elemeihez egy szokásos kémiai gőzölési eljárással végezzük. A kutatók azt tervezik, hogy az általuk kifejlesztett technológiákat az év végéig kereskedelmi szinten terjesztik.