集中式太陽(yáng)能發(fā)電工廠的防腐蝕涂層

美國(guó)進(jìn)行了一項(xiàng)最新研究，目標(biāo)是研究如何減輕集中式太陽(yáng)能發(fā)電（CSP）工廠的腐蝕。

新一代CSP工廠需要采用550～750攝氏度的高溫流體（如熔鹽），以儲(chǔ)存熱量并發(fā)電。然而，在這一高溫環(huán)境下，CSP系統(tǒng)的熱交換器、管道和儲(chǔ)存容器中使用的普通合金將受到熔融的鹽侵蝕。

美國(guó)能源部國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室NREL的最新研究旨在通過(guò)鎳基涂層減輕CSP工廠的腐蝕情況。

新一代CSP工廠采用低成本的熱存儲(chǔ)設(shè)施，能夠在需要時(shí)隨時(shí)提供電力，有助于對(duì)電網(wǎng)的可靠性提供支持。熔鹽通常用于傳熱流體和熱能儲(chǔ)存，因?yàn)樗鼈兛梢猿惺芨邷夭⑹占奶?yáng)能熱量保持?jǐn)?shù)小時(shí)。商業(yè)使用含有氯化鈉、氯化鉀和氯化鎂的熔鹽混合物的CSP工廠，為了保證可以達(dá)到30年的使用壽命，儲(chǔ)罐中的腐蝕速率必須加以控制——每年應(yīng)少于20微米。

目前裸露的不銹鋼合金在熔融氯化物中測(cè)試所得的年腐蝕速度高達(dá)4500微米。為此，NREL的Judith Gomez-Vidal研究了MCrAlX涂層，能應(yīng)對(duì)熔融氯化物在集中式太陽(yáng)能發(fā)電應(yīng)用過(guò)程中對(duì)設(shè)備的腐蝕。

Gomez-Vidal將不同類型的鎳基涂層（通常用于減少氧化和腐蝕）應(yīng)用于不銹鋼，所研究的一種涂層，化學(xué)式為NiCoCrAlYTa，顯示出最佳性能，將腐蝕速率限制在每年190微米，與未涂層鋼材相比，腐蝕速率降低了96%，大幅獲得改善。該涂層在經(jīng)過(guò)24小時(shí)的預(yù)氧化期間，可形成均勻致密的氧化鋁層，可用于進(jìn)一步保護(hù)不銹鋼免受腐蝕。

據(jù)Gomez-Vidal博士說(shuō)：“使用新研究的涂層進(jìn)行表面保護(hù)，非常有希望減輕熔鹽的腐蝕，特別是在冶金和材料工程領(lǐng)域暴露于含氯蒸氣的基材表面。然而，CSP的腐蝕速率仍然相當(dāng)高，目前的努力只是解決了太陽(yáng)能應(yīng)用中測(cè)試材料耐久性的相關(guān)性，還需要更多的研發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的目標(biāo)防腐蝕水平，這可能包括將表面保護(hù)與熔融鹽和周圍環(huán)境的化學(xué)控制相結(jié)合的協(xié)同作用”。