2018年12月摊册，俄羅斯莫斯科國立科技大學(xué)鋼鐵合金學(xué)院(NUST MISIS)的科研人員和他們來自埃及開羅中央冶金研究院的同事一起開發(fā)出了一種氮化鋁結(jié)合碳化硅的復(fù)合材料变擒，可以將聚光太陽能發(fā)電塔集熱器的使用壽命延長至5年。這篇研究文章已經(jīng)發(fā)表在《Renewable Energy》雜志上貌授。

在聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)中吟因，在較大面積的開闊場地上裝有許多臺大型太陽能反射鏡，通常稱為定日鏡势嫁，每臺定日鏡都各自配有跟蹤機構(gòu)产歧，它們準確的將太陽光反射集中到發(fā)電塔頂部的聚光倍率可超過1000倍的集熱器上，同時在集熱器的腔體內(nèi)產(chǎn)生高溫水芍。在集熱器里把吸收的太陽光能轉(zhuǎn)化成熱能品庞，再將熱能傳給工質(zhì)，經(jīng)過蓄熱環(huán)節(jié)脆携，再輸入熱動力機淫沧，膨脹做功，帶動發(fā)電機瞭核，最后以電能的形式輸出院抛。聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)主要由聚光子系統(tǒng)、集熱子系統(tǒng)绎蒙、蓄熱子系統(tǒng)染突、發(fā)電子系統(tǒng)等部分組成，其運行溫度可達1500℃辈灼，總效率在15%以上份企。聚光太陽能發(fā)電站屬于高溫光熱發(fā)電系統(tǒng)，目前發(fā)電的規(guī)难灿ǎ可達10-20MW司志。

聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)有四個關(guān)鍵部件：定日鏡、集熱器降宅、蓄熱罐和汽輪機骂远。

碳化硅陶瓷材料，具有高強度和優(yōu)良的抗氧化性能腰根，是太陽能集熱器的傳統(tǒng)元件激才。但是，碳化硅材料對鹽熔體的侵蝕性環(huán)境很敏感额嘿，嚴重影響了集熱器的使用壽命瘸恼。

氮化鋁是一種很有前途的碳化硅添加劑，它具有高導(dǎo)熱系數(shù)册养、低熱膨脹系數(shù)和耐高溫等優(yōu)點东帅。目前，氮化鋁復(fù)合碳化硅材料主要用于電子領(lǐng)域湖生，但該材料同樣在太陽能光熱轉(zhuǎn)換領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用前景狡煎。

俄羅斯NUST MISIS功能納米和高溫材料部的科學(xué)家與埃及開羅中央冶金研究院的同事合作，開發(fā)了基于碳化硅結(jié)合氮化鋁的復(fù)合材料澳敞，其中含有高達40%的氮化鋁添加物瞧纹。在研究過程中，科研人員優(yōu)選了新型復(fù)合材料的最佳添加劑組成和燒結(jié)溫度宴宠。由于在碳化硅晶界形成了固溶體澳券，使得復(fù)合體的性能大大超過了傳統(tǒng)的碳化硅陶瓷。這種復(fù)合材料具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)和耐熱性碾危，同時具有較低的熱膨脹系數(shù)乎渊，而且耐腐蝕性能顯著提高，有效延長了聚光太陽能發(fā)電塔集熱器的使用壽命丛铅。

“氮化鋁復(fù)合碳化硅材料具有良好的熱化學(xué)性能和熱機械性能崩蚀，在冶金零短、航空航天等高溫領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景”，埃及研究小組負責(zé)人Emad Ewais博士介紹說：“太陽能應(yīng)用需要沒有缺陷的耐用材料涎拉。接下來瑞侮，我們計劃在太陽能裝置中測試新開發(fā)的氮化鋁復(fù)合碳化硅材料。”