Нова технологія зробить вітряні турбіни ефективнішими, а енергію дешевшою: у чому її суть

Нові захисні покриття дадуть змогу турбінним двигунам працювати за 1815°C, що вигідно для сфер енергетики та авіації.

Дослідницька група під керівництвом Університету Вірджинії розробила нові захисні покриття, які дають змогу газотурбінним двигунам працювати за вищих температур. Про це пише Interesting Engineering.

Як зазначають у виданні, турбінні двигуни використовують не тільки в літаках, а й у промислових цілях, зокрема для генерації енергії. Вони спалюють паливо для обертання лопатей турбіни, перетворюючи механічну енергію на електрику.

"За більш високих температур ви отримуєте більшу продуктивність на одиницю тепла, що підводиться", — сказала професор і завідувачка кафедри матеріалознавства та інженерії в Університеті Вірджинії Елізабет Дж. Опіла.

Для створення більш термостійкого покриття команда дослідників зосередилася на матеріалі, званому сплавами тугоплавких металів. Вони експериментували з оксидами рідкоземельних металів і виявили, що комбінуючи кілька рідкоземельних оксидів, можна за допомогою одного шару надати їм властивостей, які забезпечують кращий захист.

"Це дало нам змогу домогтися більш високої продуктивності без складних багатошарових покриттів", зазначила Крістін Ардрі, випускниця лабораторії Опіла.

Повідомляється, що в лабораторії Опіли було створено та випробувано нові комбінації рідкісноземельних елементів, таких як ітрій, ербій та іттербій. Покриття наносили на поверхню двома різними методами, щоб порівняти ефективність кожного методу в умовах екстремальної спеки та реактивності.

Перший метод полягав у нагріванні матеріалу до розплавленого стану перед розпиленням на поверхню. Другий — у нанесенні у вигляді рідкої суміші, яка висихає і твердне.

У виданні наголосили, що результати дослідження є важливим кроком уперед у галузі газотурбінних двигунів. Наразі технологія потребує додаткових випробувань і вдосконалень. Поліпшити покриття та визначити найкращі методи нанесення вчені збираються, зокрема, за допомогою комп'ютерного моделювання.

"Скорочення витрати палива і викидів за одночасного підвищення продуктивності двигуна вигідне не тільки для таких галузей, як енергетика та авіація. Це також означає чистіше довкілля і нижчі витрати для повсякденних споживачів", — зазначають у лабораторії.