Sledeća generacija koncentrisanih solarnih elektrana (CSP) zahteva visokotemperaturne fluide, kao što su rastopi soli, u rasponu od 550-750°C za skladištenje toplote i stvaranje električne energije. Međutim, na tim visokim temperaturama, rastopi soli izjedaju uobičajene legure koje se koriste u izmenjivačima toplote, cevovodima i spremnicima za skladištenje CSP sistema. Nova istraživanja u okviru U.S. Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory (NREL) imaju za cilj smanjenje nivoa korozije u CSP postrojenjima, premazima na bazi nikla.
„Veoma smo uzbuđeni zbog potencijalnih naznaka koje ukazuju da bi ovo istraživanje obezbedilio premaz za zaštitu od korozije kod primene u okviru CSP-a koji bi mogli da poboljšaju ekonomsku održivost ovih sistema", rekao je Johney Green, pomoćnik direktora u laboratoriji za mehaničke i termotehničke nauke.
CSP postrojenja sa niskim troškovnim skladištenja omogućavaju isporuku električne energije kad god je to potrebno, što pomaže kod podrške pouzdanosti mreže. Rastopi soli se obično koriste za fluide za prenos toplote i za skladištenje toplotne energije, jer mogu izdržati visoke temperature i zadržati prikupljenu sunčevu toplotu dugo sati.
Za komercijalno korišćenje smeše rastopa soli koje sadrže natrijum hlorid, kalijum hlorid i magnezijum hlorid, stopa korozije u rezervoarima za skladištenje mora biti spora - manje od 20 mikrometara godišnje - tako da koncentrisana solarna elektrana dostigne životni vek od 30 godina.
.jpg)
Slika. Koncentrisana solarna elektrana - CSP (foto: Business Wire)
Osnovne legure nerđajućeg čelika testirane u rastopljenom hloridu korodiraju brže - 4.500 mikrometara godišnje. Rešenje problema korozije moglo bi se naći u istraživanju koje je sprovela Judith Gomez-Vidal sa NREL-a koje je objavljeno u članku časopisa „Nature Degradation Materials“ pod nazivom , "Corrosion Resistance of MCrAlX Coatings in a Molten Chloride for Thermal Storage in Concentrating Solar Power Applications".
Gomez-Vidal je primenila različite vrste premaza na bazi nikla, koji se obično koriste za smanjenje oksidacije i korozije, do nerđajućeg čelika. Jedan takav premaz, sa hemijskom formulom NiCoCrAlYTa, pokazao je najbolje rezultate do sada. Ograničio je stopu korozije na 190 mikrometara godišnje – što nije bio cilj, ali je bio veliki napredak u poređenju sa nepremazanim čelikom i 96% smanjenjem stope korozije. Taj posebni premaz je prethodno oksidirao tokom 24-časovnog perioda, tokom kojeg je formiran uniformni i gusti sloj aluminijum-oksida koji služi za dalju zaštitu nerđajućeg čelika od korozije.
„Korišćenje površinske zaštite je vrlo obećavajuće za ublažavanje korozije u rastopima soli, naročito na površinama koje su izložene isparenjima koja sadrže hlor", rekla je Gomez-Vidal, koja je doktorirala metalurgiju i inženjerstvo materijala. „Međutim, stope korozije su i dalje znatno visoke za CSP. U ovom naporu naglašena je važnost trajnosti testiranja materijala za primenu kod solarnih elektrana. Potrebno je više istraživanja i razvoja da bi se postigao ciljni nivo korozije, što bi moglo uključiti sinergiju kombinovanja zaštite površine sa hemijskom kontrolom rastopa soli i okolne atmosfere."
Dodatni testovi će zahtevati procenu premaza pod termičkim ciklusom i uvođenjem atmosfere koja sadrži kiseonik kako bi se povećao oksidacioni potencijal sistema. Dodavanje kiseonika obezbeđuje formiranje zaštitnih mera koje bi mogle da se reformišu u prisustvu kiseonika ako se tokom operacije pojavljuju pukotine. Gomez-Vidal je nedavno objavila i druge radove u kojima su ovi slojevi aluminijum oksida mogli da rastu i ostali vezani za površinu u prisustvu vazduha tokom termalnog ciklusa uzoraka.
