石墨烯涂層冷凝器可為電廠節(jié)能
2015年06月10日 10:9 3119次瀏覽 來源： 科技日報 分類： 新材料前沿 作者： 房琳琳 華凌
美國麻省理工學(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。按照美國電力科學(xué)研究院提供的數(shù)據(jù)計算，如果整個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》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。在蒸汽動力發(fā)電廠，水被加熱產(chǎn)生蒸汽推動渦輪轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的渦輪產(chǎn)生電能。在此過程中，蒸汽被凝結(jié)回水，循環(huán)再次開始。據(jù)美國電氣電子工程師協(xié)會(IEEE)《光譜》雜志網(wǎng)站報道，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：“這意味著每個電廠每年能夠節(jié)省數(shù)百萬美元成本。”
冷凝器效率提高是因為石墨烯能夠抗拒形成凝氣膜。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，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，但它們會迅速降解，更糟的是，有時候太厚，反而帶來更大的問題--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，他們還計算出通過優(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，石墨烯涂層在超過兩個星期的測試時間內(nèi)，沒有消解的跡象，而聚合物涂層在3個小時內(nèi)就開始降解，12個小時內(nèi)完全失效。
責(zé)任編輯：于璐
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