Innowacyjne powłoki zwiększają efektywność turbin dzięki nowym stopom metali i tlenkom metali ziem rzadkich

WarsawZespół z Uniwersytetu Wirginii osiągnął postępy w zwiększaniu wydajności silników turbinowych poprzez opracowanie nowych powłok ochronnych. Dzięki nim turbiny mogą pracować w wyższych temperaturach, co podnosi ich efektywność, zmniejsza zużycie paliwa i emisję spalin. Silniki turbinowe są istotne dla branż takich jak lotnictwo i produkcja energii.

Wsparcie projektu przez program ARPA-E ULTIMATE Departamentu Energii USA umożliwiło pracę nad powłokami z stopów metali ogniotrwałych. Chociaż wcześniej te materiały nie były szeroko stosowane ze względu na słabą odporność na utlenianie, nowe badania przywracają je do łask. Kluczowym elementem tych badań są tlenki metali ziem rzadkich, znane ze swojej stabilności i skutecznej ochrony.

Naukowcy użyli pierwiastków ziem rzadkich, takich jak itr, erb i ytterb, by stworzyć jednowarstwową powłokę. Dzięki precyzyjnemu doborowi ich kombinacji, znacznie poprawili wydajność tych powłok. Ten postęp eliminuje potrzebę stosowania skomplikowanych wielowarstwowych systemów obecnie używanych w silnikach turbinowych.

W badaniu zastosowano dwa główne sposoby aplikacji powłok:

• Natryskiwanie termiczne, gdzie materiał jest podgrzewany do stanu ciekłego przed nałożeniem.
• Nakładanie ciekłej mieszanki, która wysycha i utwardza się na powierzchni.

Zobacz również:

Dzisiaj · 04:21

Nowa platforma obrazowania soTILT3D rewolucjonizuje wizualizację komórek 3D i wspomaga badania biologiczne

Uczenie maszynowe i symulacje komputerowe odegrały kluczową rolę w tych badaniach. Zespół wykorzystał te narzędzia do znalezienia optymalnych kombinacji tlenków metali ziem rzadkich. Metody obliczeniowe pozwoliły im również szybko przetestować różne scenariusze, co znacząco przyspieszyło proces testowania i ulepszania.

Zmiany te mają ogromne znaczenie. Praca turbin w wyższych temperaturach pozwala przemysłom oszczędzać pieniądze, zmniejszać emisję oraz zwiększać efektywność. Jest to kluczowe dla produkcji energii elektrycznej, ponieważ turbiny odgrywają kluczową rolę w przekształcaniu ciepła na energię.

Znaczący wpływ na środowisko. Wydajniejsze silniki zużywają mniej paliw kopalnych i emitują mniej gazów cieplarnianych. Dzięki temu technologia ta jest atrakcyjna dla branż dążących do ograniczenia swojego wpływu na środowisko.

Badania choć obiecujące, to dopiero początek. Zespół zdaje sobie sprawę z konieczności przeprowadzenia dalszych testów i wprowadzenia poprawek. W miarę postępów, te powłoki mogą ustanowić nowe standardy w technologii silników turbinowych, przynosząc korzyści zarówno przemysłowi, jak i konsumentom. Droga do bardziej efektywnych i zrównoważonych silników turbinowych zaczęła się od tych nowatorskich powłok.