Baanbrekende supergeleidende draden: een sprong naar een duurzame energietoekomst

AmsterdamWetenschappers aan de Universiteit van Buffalo hebben 's werelds best presterende hoogtemperatuur supergeleidende (HTS) draad gemaakt met behulp van zeldzaam-aarde barium koperoxide (REBCO). Deze nieuwe draad heeft de hoogste stroomdichtheid en pinkracht onder alle magnetische velden en temperaturen van 5 tot 77 kelvin. Deze verbeteringen breken niet alleen records, maar brengen ook de mogelijkheid dichterbij om deze draden kosteneffectief in diverse industrieën te gebruiken.

HTS-draden bieden talloze toepassingen:

• Energie-opwekking, met een verdubbeling van de capaciteit van offshore windmolens
• Grootschalige energieopslagsystemen met supergeleiding en magneten
• Verliesvrije energieoverdracht in gelijkstroom- en wisselstroomleidingen met hoge capaciteit
• Zeer efficiënte supergeleidende transformators, motoren en stroombegrenzers voor het elektriciteitsnet

Commerciële kernfusie is een veelbelovende technologie die onuitputtelijke schone energie kan leveren. Wereldwijd werken ongeveer 20 private bedrijven aan de ontwikkeling hiervan en investeren fors in hogetemperatuur-supergeleidende draad.

In dit onderzoek leverden HTS-draden uitzonderlijke prestaties. Bij 4,2 kelvin vervoerden ze 190 miljoen ampère per vierkante centimeter zonder magnetisch veld en 90 miljoen ampère per vierkante centimeter met een magnetisch veld van 7 tesla. Bij 20 kelvin, de streeftemperatuur voor commerciële kernfusie, vervoerden de draden nog steeds 150 miljoen ampère per vierkante centimeter zonder magnetisch veld en 60 miljoen ampère per vierkante centimeter met een magnetisch veld van 7 tesla. Deze indrukwekkende resultaten zijn cruciaal voor toekomstige technologieën.

Lees ook:

Vandaag · 22:23

Wetenschappers ontrafelen de verborgen chemie van 'verborgen poriën' met revolutionaire scheidingsmethoden

De draden zijn in staat om magnetische wervels zeer krachtig vast te houden, met krachten tot 6,4 teranewton per kubieke meter. Dit toont aan dat aanzienlijke prestatieverbeteringen mogelijk zijn, wat de kosten van HTS-draden in commerciële toepassingen zou kunnen verlagen.

De HTS-draad werd vervaardigd met behulp van geavanceerde technieken, zoals ionenbundel-geassisteerde depositie (IBAD) voor MgO en het creëren van nanokolomdefecten door fase-scheiding en zelf-assemblage methoden. Dit proces voegt kleine, niet-supergeleidende kolommen op zeer kleine afstanden toe, wat de mogelijkheid van de draad om magnetische vortexen vast te pinnen en hogere elektrische stromen te dragen, verbetert.

Recente verbeteringen in HTS-draden hebben praktische voordelen. Deze ontwikkelingen kunnen supergeleidende technologieën commerciëler maken. De energiesector kan hiervan aanzienlijk profiteren, wat zal leiden tot efficiëntere en betrouwbaardere stroomtransmissie. Bovendien kan de vooruitgang in commerciële kernfusie resulteren in onbeperkte schone energie, waardoor deze innovaties nog belangrijker worden.

De Universiteit van Buffalo boekt belangrijke vooruitgang met HTS-draden. Deze verbeteringen kunnen superconductortechnologie onmisbaar maken voor energieopwekking, -transmissie en -opslag. Deze ontwikkelingen kunnen leiden tot betere energie-efficiëntie en duurzaamheid, met impact op zowel het elektriciteitsnet als commerciële kernfusie.