Nowy materiał da życie turbinom o ekstremalnej wytrzymałości na temperatury
Spalanie paliw kopalnych wiąże się z emisją dwutlenku węgla, podczas gdy proces spalania wodoru, to z kolei źródło wody i pary. Dlatego właśnie wodór to obiecująca alternatywa dla tradycyjnych paliw kopalnych. Jest go pod dostatkiem i może być produkowany z odnawialnych źródeł, takich jak wiatr i energia słoneczna, poprzez elektrolizę wody. Problem w tym, że w elektrowniach nie można ot tak po prostu zastąpić węgla lub gazu za pomocą wodoru. Ten stawia tak naprawdę nowe wyzwania w użytku, bo spala się w wyższej temperaturze i wytwarza więcej wilgoci niż gaz ziemny, co z kolei naraża komponenty turbiny na trudniejsze warunki. Wszystko przez to, że tradycyjne materiały używane w turbinach, takie jak stopy niklu, zaczynają się topić przy temperaturach około 1300°C. Naukowcy znaleźli jednak na to rozwiązanie.
Czytaj też: Rewolucja na rynku aut wodorowych. Te kryształy mogą wszystko zmienić
Inżynierowie z Uniwersytetu Texas A&M realizują przełomowy projekt, który jest finansowany przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych i ma na celu opracowanie turbin mogących pracować w połączeniu z wodorem. Zostaną one wykonane z zaawansowanych materiałów, które będą w stanie wytrzymać ekstremalne temperatury, bo do nawet 1900°C. Mowa dokładnie o zupełnie nowej klasie materiałów, bo RHEA, czyli refrakcyjnych stopach wysokoentropowych, które są zaprojektowane do wytrzymywania wysokich temperatur, a do tego odznaczają się odpornością na utlenianie oraz wilgoć wytwarzaną przez spalanie wodoru.
Czytaj też: Ogniwa wodorowe odporne na uszkodzenia. Te elementy zasilą nawet ciężarówki
Wspomniane stopy są wykonane z mieszanki wielu elementów (w przeciwieństwie do tradycyjnych stopów opartych na jednym głównym metalu), a dobór samej mieszanki jest zrealizowany za pomocą narzędzia obliczeniowego do identyfikacji najbardziej obiecujących kombinacji pierwiastków. Poddając uzyskane materiały warunkom odzwierciedlającym rzeczywiste spalanie wodoru, a w tym ekspozycję na gaz o wysokiej prędkości i parę, naukowcy starają się opracować system materiałowy, który zapewni długowieczność i efektywność turbin zasilanych wodorem.
Czytaj też: Rekordowa wydajność silnika wodorowego. Producenci elektryków czują na plecach oddech konkurencji
Projekt ten znajduje się dopiero we wczesnych fazach, ale jego potencjalny wpływ na przyszłość energetyki światowej jest ogromny. Jeśli zakończy się sukcesem, turbiny zasilane wodorem mogą zrewolucjonizować przemysł energetyczny, dostarczając czyste, efektywne i zrównoważone źródło energii. Wykorzystanie stopów wysokoentropowych umożliwi pracę tych turbin w ekstremalnych temperaturach, maksymalizując ich efektywność przy jednoczesnym zapewnieniu, że materiały wytrzymają trudne warunki panujące wewnątrz turbiny. Oczywiście turbiny to tylko część sukcesu, bo do takiej przyszłości energetycznej potrzebujemy też bezemisyjnego systemu produkcji wodoru.