НИТРИД АЛЮМИНИЯ ПРОДЛИТ ЖИЗНЬ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

НИТРИД АЛЮМИНИЯ ПРОДЛИТ ЖИЗНЬ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Учёные НИТУ "МИСиС" совместно с коллегами из Центрального научно-исследовательского института металлургии (г. Каир, Египет) разработали композиционный материал, который позволит продлить срок службы солнечных башен - установок для сбора тепловой энергии Солнца - с 2-3 до 5 лет. Статья о разработке опубликована в журнале Renewable Energy.

Сегодня все более популярными становятся солнечные электростанции (СЭС), позволяющие собирать и перерабатывать солнечную энергию в промышленных масштабах. Среди наиболее перспективных видов СЭС - так называемые солнечные башни. Это особое сооружение, представляющее собой высокую башню с резервуаром воды и турбинной системой внутри. Башня окружена по периметру гелиостатами - большими вращающимися зеркалами, захватывающими солнечные лучи и концентрирующими общий световой пучок в одной точке башни. Пучок попадает на солнечный адсорбер - теплопоглощающий элемент, который, в свою очередь, нагревает особый солевой раствор до 600?C. От солевого раствора уже нагревается вода в примыкающем резервуаре, а пар вращает турбины электростанции.

В качестве традиционного элемента для солнечных адсорберов выступает карбид кремния (SiC), пористый керамический материал, обладающий целым рядом полезных характеристик: высокая плотность, прочность, стойкость к окислению и многие другие. Однако и у карбида кремния есть недостатки - например, он чувствителен к агрессивной среде солевых расплавов.

Перспективным дополнением к карбиду кремния служит нитрид алюминия AlN - он обладает высокой теплопроводностью, низким коэффициентом термического расширения, высокой термостойкостью. Сейчас композиты SiC/AlN применяются, в основном, в электронике, но потенциально их можно использовать в ряде других областей, в том числе и для задач тепловой трансформации солнечной энергии.

Учёные кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ "МИСиС" в сотрудничестве с коллегами из Центрального научно-исследовательского института металлургии (Каир, Египет) разработали пористые композиты на основе SiC/AlN, содержащие до 40 % нитрида алюминия. В ходе работы были подобраны оптимальные составы добавок и режимы спекания новых композитов, которые существенно превосходят традиционные благодаря формированию твердого раствора на границах зерен карбида кремния. Наряду с высокой теплопроводностью и термостойкостью такие композиты обладают низким коэффициентом температурного расширения, что существенно улучшает их эксплуатационные параметры.

"Солнечная энергетика требует долговечных материалов без дефектов, - комментирует руководитель исследовательской группы с египетской стороны доктор Эмад Эваис. - Далее мы планируем протестировать разработанный нами материал в солнечных установках".

Благодаря хорошим термохимическим и термомеханическим свойствам, композиты SiC/AlN также перспективны для применения и в других высокотемпературых областях - металлургии и авиакосмической технике.

Справка о НИТУ "МИСиС"

НИТУ "МИСиС" в 2018 году отмечает 100-летие со дня основания Московской горной академии, преемником которой является. Сегодня НИТУ "МИСиС" - один из наиболее динамично развивающихся научно-образовательных центров страны. Находясь в числе лидеров технологического образования России, НИТУ "МИСиС" также представляет собой полноценный научный центр. Университет входит в предметные рейтинги THE, QS и ARWU сразу по шести направлениям, занимая 30-е место в мире по направлению "Инжиниринг - Горное дело" и входя в топ-100 в категории "Инжиниринг - Металлургия".

Стратегическая цель НИТУ "МИСиС" к 2020 году укрепить лидерство по направлениям специализации: материаловедение, металлургия и горное дело, а также существенно усилить свои позиции в сфере био-, нано- и ИТ-технологий. В состав университета входит 9 институтов, 6 филиалов - четыре в России и два за рубежом. В НИТУ "МИСиС" обучаются более 17000 студентов из 69 стран мира. В университете действуют более 30 лабораторий и 3 инжиниринговых центра мирового уровня, в которых работают ведущие ученые России и мира. НИТУ "МИСиС" успешно реализует совместные проекты с крупнейшими российскими и зарубежными высокотехнологичными компаниями.