石墨烯涂層冷凝器可為電廠節(jié)能
2015年06月10日 10:9 3138次瀏覽 來(lái)源： 科技日?qǐng)?bào) 分類(lèi)： 新材料前沿 作者： 房琳琳 華凌
美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究表明，發(fā)電站的冷凝器被涂上石墨烯后能提高節(jié)能效率。按照美國(guó)電力科學(xué)研究院提供的數(shù)據(jù)計(jì)算，如果整個(gè)電廠使用這種冷凝器，效率可以提高2%到3%。
發(fā)表在《納米快報(bào)》上的相關(guān)論文指出，蒸汽發(fā)電的基本要素之一是冷凝水傳熱。在蒸汽動(dòng)力發(fā)電廠，水被加熱產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的渦輪產(chǎn)生電能。在此過(guò)程中，蒸汽被凝結(jié)回水，循環(huán)再次開(kāi)始。據(jù)美國(guó)電氣電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)《光譜》雜志網(wǎng)站報(bào)道，麻省理工學(xué)院的研究小組仔細(xì)考察這些冷凝器，發(fā)現(xiàn)其表面加上石墨烯涂層后，熱傳導(dǎo)率提高了4倍。論文作者丹尼爾˙普雷斯頓說(shuō)：“這意味著每個(gè)電廠每年能夠節(jié)省數(shù)百萬(wàn)美元成本。”
冷凝器效率提高是因?yàn)槭┠軌蚩咕苄纬赡龤饽?。在典型的冷凝器系統(tǒng)中，金屬線圈(通常是銅)被放置在蒸汽流內(nèi)，在某些系統(tǒng)中，凝結(jié)過(guò)程導(dǎo)致金屬線圈外部出現(xiàn)一層薄薄的水膜;在另一些系統(tǒng)中，則形成水滴。當(dāng)水膜形成時(shí)，冷凝器的熱傳導(dǎo)受到一定程度的抑制。
研究人員利用石墨烯的疏水特性來(lái)確保冷凝器線圈上形成水滴。雖然聚合物涂料或多或少地也能達(dá)到這種效果，但它們會(huì)迅速降解，更糟的是，有時(shí)候太厚，反而帶來(lái)更大的問(wèn)題--比水膜本身造成的抑制作用還要嚴(yán)重。
在100攝氏度的純水蒸氣環(huán)境下測(cè)試材料后，研究人員發(fā)現(xiàn)，石墨烯涂層金屬比裸金屬的熱傳導(dǎo)效率高出4倍，他們還計(jì)算出通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)中的不同溫度，效率可以提高5倍到7倍。
最重要的是，石墨烯涂層在超過(guò)兩個(gè)星期的測(cè)試時(shí)間內(nèi)，沒(méi)有消解的跡象，而聚合物涂層在3個(gè)小時(shí)內(nèi)就開(kāi)始降解，12個(gè)小時(shí)內(nèi)完全失效。
責(zé)任編輯：于璐
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