Новое покрытие для конденсаторов сэкономит столько же энергии, сколько производит вся Россиия за год
Многие виды производства электроэнергии работают по паровому циклу. По сути, источник энергии – будь то сжигание ископаемого топлива или ядерное деление – используется для нагрева воды в котле для производства пара, который затем направляется на вращение турбины, вырабатывающей электричество. Затем пар собирается в конденсаторе, чтобы вернуть воду для продолжения цикла.
В новом исследовании ученые намеревались повысить эффективность теплопередачи труб конденсатора. Они разработали покрытие из фторированного алмазоподобного углерода (F-DLC), особого гидрофобного (т.е. водоотталкивающего) материала. Когда пар конденсируется на трубах с таким покрытием, он больше не образует тонкую пленку, а гораздо легче скатывается в капли. Это помогает ему выходить быстрее, позволяя большему количеству пара быстрее войти в контакт с трубой.
В ходе испытаний команда продемонстрировала, что покрытие повышает теплообменные свойства трубы в 20 раз, что привело к повышению общей эффективности на 2%. Это может показаться не таким уж большим достижением, но, по их расчетам, если бы все угольные и газовые электростанции были бы на 2% более эффективными, то ежегодно глобальные выбросы CO2 сокращались бы на 460 миллионов тонн, а охлаждающая вода потребляла бы 2 триллиона галлонов воды. В результате, можно будет сэкономить и произвести дополнительно 1000 ТВтч электроэнергии — это больше, чем Россия потребляет за год.
«Примечательно, что мы можем добиться этого с помощью F-DLC, в котором используется только углерод, флуорен и немного кремния, — рассказал Мухаммад Хок, ведущий автор исследования. — И он может покрывать практически любой обычный металл, включая медь, бронзу, алюминий и титан».
Важно отметить, что покрытия прошли испытания на долговечность в течение 1095 дней и сохранили свои функции в течение всего этого времени. Они также не утратили своих свойств даже после 5000 царапин, которые были сделаны в ходе испытания на истирание.
Следующим шагом, по словам команды, станет тестирование характеристик покрытия в реальных промышленных условиях в течение шести месяцев. Хотя до сих пор остаются вопросы о том, как такое покрытие можно использовать в массовой промышленности, ясно одно: даже несколько заводов, принявших его на вооружение, должны начать приносить пользу. Аналогичные покрытия были изготовлены из других материалов, таких как графен, и дали схожие результаты.
«Если все пойдет хорошо, мы надеемся показать всем, что это эффективное решение, которое экономически жизнеспособно. Мы хотим, чтобы наше решение было принято, потому что, хотя развитие возобновляемых источников энергии безусловно, должно быть приоритетом, все равно очень важно продолжать улучшать то, что мы имеем сейчас», — заявил Ненад Милькович, ведущий исследователь проекта.