Інноваційна технологія підвищить ефективність вітряних турбін та знизить вартість енергії: що стоїть за цим рішенням?

Сучасні захисні покриття дозволять турбінним двигунам функціонувати при температурі до 1815°C, що стане великим перевагою для галузей енергетики та авіації.

Наукова команда з Університету Вірджинії створила інноваційні захисні покриття, що дозволяють газотурбінним двигунам функціонувати при підвищених температурах. Цю інформацію опублікувало видання Interesting Engineering.

Як повідомляється в журналі, турбінні двигуни застосовуються не лише в авіації, але й у промисловості, зокрема для виробництва електричної енергії. Вони спалюють паливо, щоб обертати лопаті турбіни, перетворюючи механічну енергію на електричний струм.

"При підвищених температурах ви можете досягти більшої ефективності в перерахунку на одиницю поданого тепла," - зазначила професорка та керівниця кафедри матеріалознавства і інженерії в Університеті Вірджинії Елізабет Дж. Опіла.

Для створення більш термостійкого покриття команда дослідників зосередилася на матеріалі, званому сплавами тугоплавких металів. Вони експериментували з оксидами рідкоземельних металів і виявили, що комбінуючи кілька рідкоземельних оксидів, можна за допомогою одного шару надати їм властивостей, які забезпечують кращий захист.

"Це дозволило нам досягти значно вищої продуктивності без необхідності використання складних багатошарових покриттів," підкреслила Крістін Ардрі, випускниця лабораторії Опіла.

Згідно з повідомленнями, в лабораторії Опіли були розроблені та протестовані нові сполуки рідкісноземельних елементів, серед яких ітрій, ербій та іттербій. Для нанесення покриття використовували два різних методи, що дозволило оцінити їхню ефективність в умовах підвищених температур та високої реактивності.

Перший метод полягав у нагріванні матеріалу до розплавленого стану перед розпиленням на поверхню. Другий -- у нанесенні у вигляді рідкої суміші, яка висихає і твердне.

У журналі підкреслили, що дані дослідження становлять значний прогрес у сфері газотурбінних двигунів. На даний момент технологія вимагає подальших тестувань та вдосконалень. Вчені планують поліпшити покриття та виявити оптимальні методи його нанесення, зокрема, використовуючи комп'ютерне моделювання.

"Зменшення витрат пального та викидів при одночасному збільшенні продуктивності двигуна є вигідним не лише для таких секторів, як енергетика чи авіація. Це також сприяє покращенню екологічної ситуації та зниженню витрат для звичайних споживачів", – підкреслюють у лабораторії.