Покрытие конденсатора электростанции может сократить выбросы CO2 на 460 миллионов тонн в год

Отказ мира от ископаемого топлива займет некоторое время, поэтому поиск способов повышения эффективности производства энергии по-прежнему важен. Ученые из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне разработали новое покрытие для труб парового конденсатора, которое, если его широко внедрить, потенциально может обеспечить более чем российскую дополнительную мощность в 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.

Исследователи в новом исследовании намеревались повысить эффективность теплопередачи труб конденсатора. Они разработали покрытие из фторированного алмазоподобного углерода (F-DLC), гидрофобного или водоотталкивающего материала. Когда пар конденсируется на трубах с 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. будет сэкономлено, и будет произведено дополнительно 1000 ТВтч электроэнергии. Это больше, чем Россия потребляет за год.

«Примечательно, что мы можем достичь этого с помощью F-DLC, в котором используется только углерод, флуорен и немного кремния», — сказал 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 обнаружили, что они сохраняют свои функции в течение всего этого времени. Они также сделали это после того, как их поцарапали 5000 раз 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 может быть широко использовано, даже несколько заводов, принявших его на вооружение, должны начать приносить пользу. Подобные покрытия были изготовлены из таких материалов, как графен, и дали аналогичные результаты.

«Если все пойдет хорошо, мы надеемся показать всем, что это эффективное решение, которое является экономически жизнеспособным», — сказал Ненад Милькович, ведущий исследователь проекта. «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».

Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.

Источник: Университет Иллинойса Урбана-Шампейн.