集中式太陽能發(fā)電工廠的防腐蝕涂層
美國進(jìn)行了一項最新研究,目標(biāo)是研究如何減輕集中式太陽能發(fā)電(CSP)工廠的腐蝕。
新一代CSP工廠需要采用550~750攝氏度的高溫流體(如熔鹽),以儲存熱量并發(fā)電。然而,在這一高溫環(huán)境下,CSP系統(tǒng)的熱交換器、管道和儲存容器中使用的普通合金將受到熔融的鹽侵蝕。
美國能源部國家可再生能源實驗室NREL的最新研究旨在通過鎳基涂層減輕CSP工廠的腐蝕情況。
新一代CSP工廠采用低成本的熱存儲設(shè)施,能夠在需要時隨時提供電力,有助于對電網(wǎng)的可靠性提供支持。熔鹽通常用于傳熱流體和熱能儲存,因為它們可以承受高溫并將收集的太陽能熱量保持?jǐn)?shù)小時。商業(yè)使用含有氯化鈉、氯化鉀和氯化鎂的熔鹽混合物的CSP工廠,為了保證可以達(dá)到30年的使用壽命,儲罐中的腐蝕速率必須加以控制——每年應(yīng)少于20微米。
目前裸露的不銹鋼合金在熔融氯化物中測試所得的年腐蝕速度高達(dá)4500微米。為此,NREL的Judith Gomez-Vidal研究了MCrAlX涂層,能應(yīng)對熔融氯化物在集中式太陽能發(fā)電應(yīng)用過程中對設(shè)備的腐蝕。
Gomez-Vidal將不同類型的鎳基涂層(通常用于減少氧化和腐蝕)應(yīng)用于不銹鋼,所研究的一種涂層,化學(xué)式為NiCoCrAlYTa,顯示出最佳性能,將腐蝕速率限制在每年190微米,與未涂層鋼材相比,腐蝕速率降低了96%,大幅獲得改善。該涂層在經(jīng)過24小時的預(yù)氧化期間,可形成均勻致密的氧化鋁層,可用于進(jìn)一步保護(hù)不銹鋼免受腐蝕。
據(jù)Gomez-Vidal博士說:“使用新研究的涂層進(jìn)行表面保護(hù),非常有希望減輕熔鹽的腐蝕,特別是在冶金和材料工程領(lǐng)域暴露于含氯蒸氣的基材表面。然而,CSP的腐蝕速率仍然相當(dāng)高,目前的努力只是解決了太陽能應(yīng)用中測試材料耐久性的相關(guān)性,還需要更多的研發(fā)來實現(xiàn)所需的目標(biāo)防腐蝕水平,這可能包括將表面保護(hù)與熔融鹽和周圍環(huán)境的化學(xué)控制相結(jié)合的協(xié)同作用”。