Banbrytande högtemperatursupraledande trådar: ett steg mot vår framtida energianvändning med världens bästa ledare.

StockholmForskare vid University at Buffalo har skapat världens bäst presterande högtemperatursupraledande (HTS) trådsegment med hjälp av sällsynt jordarts-barium-kopparoxid (REBCO). Denna nya tråd har den högsta strömtätheten och fästekraften i alla magnetfält och temperaturer från 5 till 77 kelvin. Dessa förbättringar slår inte bara rekord utan hjälper också till att närma sig att göra dessa trådar kostnadseffektiva för utbredd industriell användning.

HTS-ledningar har många användningsområden:

• Energiproduktion, däribland en fördubbling av kapaciteten hos vindkraftverk till havs
• Superledande system för energilagring i nätverkskala
• Förlustfri överföring av el i högström DC- och AC-ledningar
• Mycket effektiva superledande transformatorer, motorer och felströmsbegränsare för elnätet

Kommersiell kärnfusion är en lovande teknik som kan erbjuda oändlig ren energi. Cirka 20 privata företag världen över arbetar med att utveckla detta och satsar stort på högtemperatursupraledande tråd.

I denna studie presterade HTS-ledningar exceptionellt bra. Vid 4,2 kelvin bar de 190 miljoner ampere per kvadratcentimeter utan magnetfält och 90 miljoner ampere per kvadratcentimeter med ett 7-tesla magnetfält. Vid 20 kelvin, den måltemperatur som är aktuell för kommersiell kärnfusion, kunde ledningarna fortfarande transportera 150 miljoner ampere per kvadratcentimeter utan magnetfält och 60 miljoner ampere per kvadratcentimeter med ett 7-tesla magnetfält. Dessa imponerande resultat är viktiga för framtidens teknologier.

Läs också:

Idag · 00:29

Forskare avslöjar genetisk mekanism bakom papegojors färgprakt och unika pigment

Kablarna kan hålla magnetiska virvlar mycket starkt, med krafter som når upp till 6,4 teranewton per kubikmeter. Detta visar att betydande prestandaförbättringar är möjliga, vilket skulle kunna minska kostnaden för HTS-kablar i kommersiella tillämpningar.

HTS-ledningen tillverkades med avancerade metoder, som jonstråleassisterad avsättning (IBAD) för MgO, samt skapande av nanokolumnära defekter genom fas-separation och självmonteringstekniker. Denna process tillsätter små icke-supraledande kolumner på mycket kort avstånd, vilket förbättrar ledningens förmåga att fästa magnetiska virvlar och bära högre elektriska strömmar.

Nya framsteg inom HTS-trådens prestation har praktiska fördelar. Dessa förbättringar kan bidra till att göra supraledande teknologier mer kommersiellt användbara. Energisektorn kan dra stor nytta av dessa framsteg, vilket leder till mer effektiv och pålitlig kraftöverföring. Dessutom kan framstegen inom kommersiell kärnfusion resultera i obegränsad ren energi, vilket gör dessa utvecklingar ännu viktigare.

University at Buffalos arbete med HTS-ledningar är ett stort framsteg. Dessa förbättringar kan göra supraledande teknik betydelsefull för energiproduktion, överföring och lagring. Denna utveckling kan leda till bättre energieffektivitet och hållbarhet och påverka allt från elnätet till kommersiell kärnfusion.