Un recente sviluppo renderebbe più efficiente la generazione di elettricità dal calore del sole, utilizzando piastre di ceramica-metallo per il trasferimento di calore a temperature più elevate e a pressioni elevate. Credito:illustrazione della Purdue University/Raymond Hassan
Un team di ricercatori affiliati a diverse istituzioni negli Stati Uniti ha ideato un nuovo tipo di cermet che potrebbe rivelarsi particolarmente utile come scambiatore di calore negli impianti solari. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Natura , il gruppo descrive come è stato realizzato il nuovo materiale e le sue proprietà vantaggiose.
Il termine "cermet" descrive una classe di materiali realizzati combinando [cer]amiche e [met]ali. Sono stati sviluppati per la prima volta da ingegneri che lavorano per risolvere i problemi dei motori a reazione per l'aeronautica statunitense. Si distinguono per la loro resistenza al calore e all'ossidazione, la loro forza, e la loro capacità di resistere a sbalzi di temperatura estremi. Negli ultimi decenni, sono stati utilizzati in molte altre applicazioni. Uno dei limiti degli attuali cermet, però, è che possono essere utilizzati solo per creare piccole parti o applicati come rivestimento superficiale. In questo nuovo sforzo, i ricercatori riferiscono di aver sviluppato un cermet che può essere utilizzato in applicazioni molto più grandi, come negli scambiatori di calore per centrali elettriche.
Realizzare il nuovo cermet è stato un processo complicato che ha comportato la creazione di un precursore, e poi elaborazione, riscaldarlo e lavorarlo. La forma risultante viene nuovamente riscaldata, immerso in una miscela di zirconio e rame, e ancora una volta riscaldato. I ricercatori riferiscono che il prodotto finito era al 58% di zirconio, 36% di tungsteno e il resto residui di rame e carburo di tungsteno. Riferiscono anche che il nuovo cermet ha condotto il calore da 2,5 a tre volte meglio delle leghe di ferro o nichel a temperature fino a 800° C e che ha mantenuto la sua forza a quella temperatura.
I ricercatori suggeriscono che il loro nuovo cermet potrebbe rivelarsi ideale come scambiatore di calore nelle centrali solari, rendendoli molto più efficienti. Ma prima che ciò possa accadere, il nuovo cermet deve superare una delle principali carenze:la sua sensibilità all'ossidazione alle alte temperature. I ricercatori suggeriscono che diverse soluzioni per questo problema potrebbero essere utilizzate per diverse applicazioni:rivestendolo con rame, Per esempio, e aggiungendo monossido di carbonio alla CO . supercritica 2 utilizzato nelle centrali elettriche che lo utilizzano come fluido di lavoro nei sistemi di scambio termico. Notano che sarebbe anche più economico produrre scambiatori di calore basati sul nuovo cermet rispetto a quelli ora basati su materiali convenzionali.
comunicato stampa
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