集中式太陽(yáng)能發(fā)電工廠(chǎng)的防腐蝕涂層

美國進(jìn)行了一項最新研究，目標是研究如何減輕集中式太陽(yáng)能發(fā)電（CSP）工廠(chǎng)的腐蝕。

新一代CSP工廠(chǎng)需要采用550～750攝氏度的高溫流體（如熔鹽），以?xún)Υ鏌崃坎l(fā)電。然而，在這一高溫環(huán)境下，CSP系統的熱交換器、管道和儲存容器中使用的普通合金將受到熔融的鹽侵蝕。

美國能源部國家可再生能源實(shí)驗室NREL的最新研究旨在通過(guò)鎳基涂層減輕CSP工廠(chǎng)的腐蝕情況。

新一代CSP工廠(chǎng)采用低成本的熱存儲設施，能夠在需要時(shí)隨時(shí)提供電力，有助于對電網(wǎng)的可靠性提供支持。熔鹽通常用于傳熱流體和熱能儲存，因為它們可以承受高溫并將收集的太陽(yáng)能熱量保持數小時(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(chǎng)，為了保證可以達到30年的使用壽命，儲罐中的腐蝕速率必須加以控制——每年應少于20微米。

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

Gomez-Vidal將不同類(lèi)型的鎳基涂層（通常用于減少氧化和腐蝕）應用于不銹鋼，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)一步保護不銹鋼免受腐蝕。

據Gomez-Vidal博士說(shuō)：“使用新研究的涂層進(jìn)行表面保護，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高，目前的努力只是解決了太陽(yáng)能應用中測試材料耐久性的相關(guān)性，還需要更多的研發(fā)來(lái)實(shí)現所需的目標防腐蝕水平，這可能包括將表面保護與熔融鹽和周?chē)h(huán)境的化學(xué)控制相結合的協(xié)同作用”。