中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：太陽(yáng)能的利用方式不僅可以通過(guò)農(nóng)場(chǎng)或者屋頂?shù)奶?yáng)能光伏板發(fā)電，還可以利用太陽(yáng)熱能集中發(fā)電。
最近，美國(guó)科學(xué)家研制出一種新型材料和制造工藝，可以更好地促進(jìn)太陽(yáng)能熱能有效發(fā)電。
美國(guó)普渡大學(xué)的研究小組表示，這種新型材料和制造工藝，可以使利用太陽(yáng)能（即熱能）發(fā)電的方法變得更加高效可行。
普渡大學(xué)材料工程系教授Kenneth Sandhage說(shuō)：“以熱能的形式儲(chǔ)存太陽(yáng)能，比以電池的方式儲(chǔ)存能量的成本更低，因此下一步是降低太陽(yáng)能熱發(fā)電的成本，同時(shí)減少溫室氣體排放?！?
這項(xiàng)研究是普渡大學(xué)與佐治亞理工學(xué)院、威斯康星大學(xué)麥迪遜分校和橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作完成的，發(fā)表在近期出版的《自然》雜志上。
集中式太陽(yáng)能熱發(fā)電站通過(guò)使用鏡面或者透鏡將大量光線聚集在一個(gè)小區(qū)域，從而將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，產(chǎn)生的熱量被轉(zhuǎn)移到熔鹽中。熔鹽的熱量隨后被轉(zhuǎn)移到一種“工作流體”——超臨界二氧化碳，該流體會(huì)膨脹，工作過(guò)程中使得渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。
為了有效降低太陽(yáng)能熱發(fā)電成本，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)需要以同樣的熱量產(chǎn)生更多的電能，這意味著它運(yùn)行時(shí)溫度更高。該過(guò)程的技術(shù)瓶頸是熱交換器，它是將熱熔鹽的熱量轉(zhuǎn)移到“工作流體”。
目前，熱交換器是由不銹鋼或者鎳合金材料制成，在理想高溫條件和超臨界二氧化碳高壓下，這些材料將變軟。
Kenneth Sandhage的設(shè)計(jì)靈感來(lái)自于之前與同事制造的“合成材料”，該材料用作制造固體燃料火箭噴嘴，它可承受高溫高壓。Kenneth Sandhage和來(lái)自麻省理工學(xué)院的Asegun Henry合作，設(shè)計(jì)出了一種類似的合成材料，制造更硬的熱交換器。
陶瓷碳化鋯和金屬鎢，這兩種材料結(jié)合為復(fù)雜材料可產(chǎn)生意想不到的效果。普渡大學(xué)研究人員制作了陶瓷金屬?gòu)?fù)合材料板材，基于佐治亞理工學(xué)院Devesh Ranjan帶領(lǐng)研究小組設(shè)計(jì)的模擬通道，顯示該復(fù)合材料板材可用于定制通道，實(shí)現(xiàn)熱量轉(zhuǎn)換。
橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Edgar Lara-Curzio研究團(tuán)隊(duì)對(duì)該復(fù)合材料進(jìn)行了機(jī)械測(cè)試，威斯康星大學(xué)麥迪遜分校Mark Anderson研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了腐蝕測(cè)試。這些測(cè)試表明，這種新型復(fù)合材料可定制化適應(yīng)超臨界二氧化碳的高溫和高壓條件，從而比當(dāng)前熱交換器更有效地產(chǎn)生電能。
佐治亞理工學(xué)院和普渡大學(xué)研究人員的一項(xiàng)分析表明，與不銹鋼或者鎳合金熱交換器相比，使用新型材料制造的熱交換器能以同等或者更低的成本實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)制造。
Kenneth Sandhage表示，這一技術(shù)創(chuàng)新是太陽(yáng)能發(fā)電與化石燃料發(fā)電直接抗衡的重要環(huán)節(jié)，隨著技術(shù)不斷發(fā)展，該技術(shù)將幫助可再生的太陽(yáng)能大估摸向電網(wǎng)領(lǐng)域延伸滲透，這意味著電力生產(chǎn)中的二氧化碳排放量將大幅減少。
（據(jù)中國(guó)科學(xué)報(bào)相關(guān)報(bào)道編輯）
