Innovatieve coatings verbeteren turbine-efficiëntie met hittebestendige legeringen en zeldzame-aardoxiden

Leestijd: 2 minuten
Door Jan Vaart
- in
Turbine motoren met groene milieuvriendelijke coating illustratie.

AmsterdamEen team van de Universiteit van Virginia heeft vooruitgang geboekt in de efficiëntie van turbine-motoren door nieuwe beschermende coatings te ontwikkelen. Dankzij deze coatings kunnen turbines bij hogere temperaturen functioneren, wat de efficiëntie verhoogt en het brandstofverbruik en de uitstoot vermindert. Turbine-motoren zijn cruciaal voor sectoren zoals de luchtvaart en energieproductie.

Het project, dat wordt ondersteund door het ULTIMATE-programma van het U.S. Department of Energy's ARPA-E, richtte zich op het ontwikkelen van coatings met gebruik van refractaire metaallegeringen. Deze materialen werden eerder weinig gebruikt vanwege hun slechte weerstand tegen oxidatie, maar nieuw onderzoek brengt daar verandering in. Een belangrijk aspect van dit onderzoek is het gebruik van zeldzame aarde-oxiden, die bekendstaan om hun stabiliteit en uitstekende bescherming.

Onderzoekers hebben zeldzame aardmetalen zoals yttrium, erbium en ytterbium gebruikt om een enkelvoudige coating te ontwikkelen. Door deze combinaties nauwkeurig af te stemmen, hebben ze de prestaties van de coatings aanzienlijk verbeterd. Deze vooruitgang maakt complexe meerlagige systemen, die momenteel in turbines worden toegepast, overbodig.

De studie onderzocht twee voornaamste methoden voor het aanbrengen van deze coatings:

  • Thermisch spuiten, waarbij het materiaal tot een gesmolten staat wordt verwarmd voordat het wordt aangebracht.
  • Het aanbrengen van een vloeibare mix die opdroogt en uithardt op het oppervlak.

Machine learning en computersimulaties speelden een cruciale rol bij dit onderzoek. Het team zette deze tools in om de meest geschikte combinaties van zeldzame aardoxiden te ontdekken. Bovendien maakten computational technieken het mogelijk om snel verschillende scenario's te testen, waardoor het test- en verbeteringsproces aanzienlijk werd versneld.

Deze veranderingen hebben grote gevolgen. Het gebruik van turbines bij hogere temperaturen helpt industrieën geld te besparen, uitstoot te verminderen en de efficiëntie te verbeteren. Dit is essentieel voor de elektriciteitsproductie, omdat turbines cruciaal zijn bij het omzetten van warmte in energie.

De invloed op het milieu is aanzienlijk. Dankzij efficiëntere motoren wordt er minder fossiele brandstof verbruikt en neemt de uitstoot van broeikasgassen af. Hierdoor wordt deze technologie aantrekkelijk voor bedrijven die hun ecologische voetafdruk willen verkleinen.

Het onderzoek is veelbelovend, maar slechts een beginpunt. Het team erkent de noodzaak van meer tests en aanpassingen. Naarmate de verbeteringen doorgaan, zouden deze coatings nieuwe normen kunnen creëren in de technologie van turbine-motoren, wat zowel industrieën als consumenten ten goede komt. De weg naar efficiëntere en duurzamere turbine-motoren is gestart met deze innovatieve coatings.

De studie is hier gepubliceerd:

http://dx.doi.org/10.1016/j.scriptamat.2024.116206

en de officiële citatie - inclusief auteurs en tijdschrift - is

Kristyn D. Ardrey, Mackenzie J. Ridley, Kang Wang, Kevin Reuwer, Giavanna Angelo, Kevin Childrey, William Riffe, Mahboobe Jassas, Mukil Ayyasamy, Prasanna V. Balachandran, Patrick E. Hopkins, Jonathan Laurer, Carolina Tallon, Bi-Cheng Zhou, Elizabeth J. Opila. Opportunities for novel refractory alloy thermal/environmental barrier coatings using multicomponent rare earth oxides. Scripta Materialia, 2024; 251: 116206 DOI: 10.1016/j.scriptamat.2024.116206
Wetenschap: Laatste nieuws
Lees meer:

Deel dit artikel

Reacties (0)

Plaats een reactie
NewsWorld

NewsWorld.app is dé gratis premium nieuwssite van Nederland. Wij bieden onafhankelijk en kwalitatief hoogwaardig nieuws zonder daarvoor geld per artikel te rekenen en zonder abonnementsvorm. NewsWorld is van mening dat zowel algemeen, zakelijk, economisch, tech als entertainment nieuws op een hoog niveau gratis toegankelijk moet zijn. Daarbij is NewsWorld razend snel en werkt het met geavanceerde technologie om de nieuwsartikelen in een zeer leesbare en attractieve vorm aan te bieden aan de consument. Dus wil je gratis nieuws zonder betaalmuur (paywall), dan ben je bij NewsWorld aan het goede adres. Wij blijven ons inzetten voor hoogwaardige gratis artikelen zodat jij altijd op de hoogte kan blijven!


© 2024 NewsWorld™. Alle rechten voorbehouden.