Innovativa beläggningar ökar effektiviteten hos turbinmotorer och minskar bränsleförbrukning och utsläpp

StockholmEtt team från University of Virginia har gjort framsteg i att förbättra effektiviteten hos turbinmotorer genom att utveckla nya skyddsbeläggningar. Dessa beläggningar gör det möjligt för turbiner att fungera vid högre temperaturer, vilket ökar effektiviteten och minskar bränsleförbrukningen samt utsläppen. Turbinmotorer är viktiga för industrier som flyg och energiproduktion.

Projektet, som stöds av U.S. Department of Energy's ARPA-E ULTIMATE-program, fokuserade på att utveckla beläggningar med hjälp av refraktära metalllegeringar. Dessa material har tidigare inte använts mycket på grund av deras bristfälliga oxidationsmotstånd, men ny forskning har åter riktat uppmärksamheten mot dem. En viktig del i denna forskning är användningen av sällsynta jordartsoxider, kända för sin stabilitet och goda skyddsegenskaper.

Forskare använde sällsynta jordartsmetaller som yttrium, erbium och ytterbium för att utveckla en enskiktsbeläggning. Genom att finjustera dessa kombinationer förbättrade de beläggningarnas prestanda avsevärt. Denna framsteg eliminerar behovet av komplicerade flerskiktssystem som i dag används i turbinmotorer.

Studien använde två huvudsakliga metoder för att applicera dessa beläggningar:

• Termisk sprutning, där materialet upphettas till en smältpunkt innan det appliceras.
• Användning av en flytande blandning som torkar och stelnar på ytan.

Läs också:

Idag · 12:28

Ny forskning: Astronomer avtäcker hemligheter bakom gåtfullt kosmiskt fenomen i Puppis-konstellationen

Maskininlärning och datorsimuleringar var viktiga i denna forskning. Forskargruppen använde dessa verktyg för att hitta de bästa blandningarna av sällsynta jordartsoxider. Dessutom hjälpte beräkningsmetoder dem att snabbt testa olika scenarier, vilket snabbade upp test- och förbättringsprocessen.

Dessa förändringar har betydande effekter. Genom att köra turbiner vid högre temperaturer kan industrin spara pengar, minska utsläppen och förbättra effektiviteten. Detta är av stor vikt för elproduktion eftersom turbiner är avgörande för att omvandla värme till energi.

Den miljöpåverkan är stor. Mer effektiva motorer använder mindre fossilt bränsle och släpper ut färre växthusgaser. Detta gör tekniken lockande för industrier som strävar efter att minska sin negativa inverkan på miljön.

Forskningen visar lovande resultat men är endast en början. Teamet inser behovet av ytterligare tester och justeringar. Med fortsatt utveckling kan dessa beläggningar sätta nya standarder inom turbinmotorteknik, vilket gynnar både industrin och konsumenter. Vägen mot mer effektiva och hållbara turbinmotorer har inletts med dessa banbrytande beläggningar.