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美国研究用于集中式太阳能发电工厂的防腐蚀涂层

http://www.coatings.hc360.com2017年10月09日17:07 来源:涂料涂装资讯网T|T

    慧聪涂料网讯:美国国家可再生能源实验室(NREL)进行了一项最新研究,目标是研究如何减轻集中式太阳能发电(CSP)工厂的腐蚀。

    新一代CSP工厂需要采用550~750摄氏度的高温流体(如熔盐),以储存热量并发电。然而,在这一高温环境下,CSP系统的热交换器、管道和储存容器中使用的普通合金将受到熔融的盐侵蚀。

    美国能源部国家可再生能源实验室NREL的最新研究旨在通过镍基涂层减轻CSP工厂的腐蚀情况。

    新一代CSP工厂采用低成本的热存储设施,能够在需要时随时提供电力,有助于对电网的可靠性提供支持。熔盐通常用于传热流体和热能储存,因为它们可以承受高温并将收集的太阳能热量保持数小时。商业使用含有氯化钠、氯化钾和氯化镁的熔盐混合物的CSP工厂,为了保证可以达到30年的使用寿命,储罐中的腐蚀速率必须加以控制——每年应少于20微米。

    目前裸露的不锈钢合金在熔融氯化物中测试所得的年腐蚀速度高达4500微米。为此,NREL的Judith Gomez-Vidal研究了MCrAlX涂层,能应对熔融氯化物在集中式太阳能发电应用过程中对设备的腐蚀。

美国研究用于集中式太阳能发电工厂的防腐蚀涂层

氧化的HVOF-NiCoCrAlYTa(空气,900℃,24小时,0.5℃/分钟)的涂层微观结构

    Gomez-Vidal将不同类型的镍基涂层(通常用于减少氧化和腐蚀)应用于不锈钢,所研究的一种涂层,化学式为NiCoCrAlYTa,显示出最佳性能,将腐蚀速率限制在每年190微米,与未涂层钢材相比,腐蚀速率降低了96%,大幅获得改善。该涂层在经过24小时的预氧化期间,可形成均匀致密的氧化铝层,可用于进一步保护不锈钢免受腐蚀。

    据Gomez-Vidal博士说:“使用新研究的涂层进行表面保护,非常有希望减轻熔盐的腐蚀,特别是在冶金和材料工程领域暴露于含氯蒸气的基材表面。然而,CSP的腐蚀速率仍然相当高,目前的努力只是解决了太阳能应用中测试材料耐久性的相关性,还需要更多的研发来实现所需的目标防腐蚀水平,这可能包括将表面保护与熔融盐和周围环境的化学控制相结合的协同作用”。

美国研究用于集中式太阳能发电工厂的防腐蚀涂层

氧化的HVOF-NiCoCrAlYTa横截面

    氧化的HVOF-NiCoCrAlYTa横截面(空气,900℃,24个小时,0.5℃/分钟)的BSE-FESEM/EDS:

    a)氧化物相均匀顶层;b)EDS线扫描(白线)横跨灰色层,显示出绝大多数为无铬或镍的氧化铝氧化物;c)EDS图,显示出致密的、连续的和均匀的氧化铝是在表面形成的唯一氧化物

    HVOF-NiCoCrAlYTa预氧化(空气,900℃,24h,0.5℃/min)的BSE-SEM图像,并在700℃下暴露于NaCl-KCl,显示了涂层/钢材界面处的微观结构,深灰色层是富Al和富Cr的氧化物相;PFZ:无沉淀区。

美国研究用于集中式太阳能发电工厂的防腐蚀涂层

美国研究用于集中式太阳能发电工厂的防腐蚀涂层

    预先氧化(空气,900℃,24小时,0.5℃/分钟)的HVOF-NiCoCrAlYTa的BSE-SEM图像,并在700℃暴露于NaCl-KCl,显示了顶部涂层的外表面的渗透 。

美国研究用于集中式太阳能发电工厂的防腐蚀涂层

美国研究用于集中式太阳能发电工厂的防腐蚀涂层

    NaCl-KCl中,在700℃下,在N2气氛中显示盐垢的两次连续极化测试,HVOF-NiCrAl顶表面的BSE-SEM图像。

    该研究由美国能源部的Sun Shot计划提供资金,该计划的目标是努力降低太阳能发电成本并支持太阳能应用。

责任编辑:张兰

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