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May 09, 2023

Ranga Pitchumani의 Gen3 CSP 프랙탈 부식 수정

게시일: 2023년 6월 9일 2023년 6월 9일저자Susan Kraemer How a new fractal steel

게시일 2023년 6월 9일 2023년 6월 9일글쓴이Susan Kraemer

새로운 프랙탈 강철 코팅이 Gen3 CSP의 부식을 방지하는 방법(Elsevier: Solar Energy Materials and Solar Cells에 게재된 집중형 태양광 발전을 위한 새로운 프랙탈 텍스처 태양열 흡수체 표면)에 설명되어 있음

우리는 최근 SunShot Initiative의 수석 과학자이자 CSP(집광형 태양광 발전) 프로그램의 창립 이사이자 미국 에너지부 산하 이니셔티브의 시스템(그리드) 통합 프로그램 이사인 Ranga Pitchumani 박사를 만났습니다. 암사슴). 그는 현재 버지니아 공대에 있는 자신의 학업 집으로 돌아가서 George R. Goodson 기증 기계 공학 석좌 교수로 재직하고 있습니다. 그는 에너지-재료 넥서스의 광범위한 프로젝트에 대한 첨단 재료 및 기술 연구소를 지휘하고 새로운 세대의 학생들에게 지속 가능한 에너지 솔루션을 가르칩니다.

SK:시간을 내어 저와 대화해 주셔서 감사합니다.

RP:오랜 세월이 흐른 뒤에도 Susan님과 연락하게 되어 기쁩니다.

SK: 부식을 줄이기 위해 프랙탈 표면을 사용하는 방법에 관한 귀하의 새로운 논문에 대해 알고 싶습니다. 하지만 먼저 그 이유를 이해해야 합니다. 최근 공동 집필한 다른 논문에서는 CSP의 부식을 해결하려는 다른 많은 시도를 다룹니다. 이는 역대 가장 포괄적인 연구임에 틀림없습니다. (2023년 차세대 집광형 태양광 발전을 위한 열전달 유체의 부식 완화 진행 상황 및 기회)

RP: 예. 이는 용융염, 액체 금속 및 초임계 CO2의 합금 부식에 대한 현재까지의 연구에 대한 매우 상세한 검토입니다. 이는 부식 메커니즘과 이를 완화하기 위한 다양한 접근 방식에 대한 통찰력을 제공하는 훌륭한 요약입니다. 전 세계적으로 부식 길들이기에 대한 많은 연구가 있지만, 이 논문에서는 Gen3 CSP의 요구 사항에 대한 향후 노력에 초점을 맞추기 위해 공통 플랫폼에 해당 연구를 제공합니다.

SK: 나는 당신이 재료 과학의 다양한 측면에 대해 출판한 것을 알고 있습니다. 현재 CSP에 부식이 중요한 이유는 무엇입니까?

RP: CSP의 가장 큰 장점 중 하나는 열 에너지를 저장할 수 있다는 것입니다. 이는 CSP의 균등화된 비용을 더 낮춰야 하는 CSP를 다음 단계로 끌어올리는 측면에서 좋은 점이기도 하지만 과제이기도 합니다. CSP를 비용 효율적으로 만드는 방법 중 하나는 발전소의 작동 온도를 높여 더 높은 온도의 초임계 CO2 또는 전기를 생산하기 위해 전력 변환 시스템으로 가는 작동 유체를 확보하는 것입니다. DOE는 Gen3 CSP를 650°C 이상, 최대 750°C 이상으로 목표로 삼고 있습니다. 더 높은 작동 온도를 목표로 하는 경우 부식은 태양 복사에서 집중된 열이 열 전달 유체로서 용융염이나 액체 금속에 포착되는 Gen3 CSP의 액체 경로에서 가장 중요한 문제입니다.

SK:현재 6GW 또는 7GW의 CSP가 부식될 위험이 있나요?

RP: 안 돼. 천일염 부식은 일반적으로 현재(Gen2) CSP 플랜트에서 잘 이해되고 잘 포함되어 있습니다. 염화물, 탄산염 등과 같은 실행 가능한 열 전달 유체가 봉쇄 합금을 극도로 부식시키는 더 높은 온도까지 CSP를 사용하면 해결되지 않은 부식 문제가 발생합니다. 차세대 CSP가 결실을 맺으려면 고온 수신기, 열 전달 유체로 인한 부식 완화 솔루션, 고효율 초임계 CO2 전원 블록 등과 같은 모든 퍼즐 조각이 잘 맞아야 합니다.

SK: 그렇다면 이 모든 논문은 단지 차세대 CSP와 산업용 열, 그리고 더 높은 온도의 원자로에서 태양 열화학에 관한 것인가요?

RP: 문제가 바로 여기에 있고 온도가 높아질수록 문제가 더욱 심각해지기 때문입니다. 아레니우스 법칙의 구어체 표현은 온도가 증가함에 따라 모든 지옥이 풀리고 부식 속도가 극적으로 증가한다는 것을 의미합니다. 따라서 기존 공장이 가동되는 565°C에서 650°C까지의 작은 변화처럼 보일 수 있습니다. 85도만 더 높으면 됩니다. 그러나 부식 속도가 온도에 따라 달라지는 기하급수적 특성 때문에 이러한 온도 차이도 부식에 큰 영향을 미칩니다.