חידוש טכנולוגיות אנרגיה מתחדשת: שיפור יכולת ויציבות

התפקיד הקריטי של הנדסה על פני השטח במערכות אנרגיה מתחדשת

דחיפה העולמית לאנרגיה מתחדשת העצימה את הביקוש לרכיבים שיכולים לשרוד תנאים תפעוליים קיצוניים תוך שמירה על ביצועי שיא. סולריים, טורבינות רוח, מימן אלקטרוליטרס, סוללות בפורמט גדול כל להסתמך על משטחים מתכתיים שחייבים לעמוד בפני קורוזיה, למזער את ההפסדים החשמליים, לעמוד בלחצים מכניים.

משיכת הגנה על קורוזיה בסביבה החריפה

תשתיות אנרגיה מתחדשת פועלות לעתים קרובות בסביבות מאיץ את ההשפלה המתכתית. Offshore Wind טורבינות, למשל, בפני חשיפה מתמדת למלח מים ריסוס, לחות, ותנודות טמפרטורה. אספןים תרמיים סולאריים פועלים תחת טמפרטורות גבוהות וקרינת UV.אפילו photovoltaic (PV) ניסיון מערכות לחות, אבק, ומזהמים כימיים.ללא הגנה נאותה, קורוזיה יכול לפשרה מבנית, להפחית אנרגיה, להוביל להיכשל מוקדם.

ניקל וצ'רום פלט עבור משתתפים סטרקטיים

ניקל plating משמש נרחב על רכיבי פלדה במגדלי טורבינות רוח, ארגזי הילוכים, ומבנים עולים. ציפוי ניקל מספק מחסום צפוף וקשה כי מתנגד לבורכת וחיפוי corrosion.עבור אפילו יותר סביבות תובעניות, chromium pling מוסיף קשיחות יוצאת דופן ומקדם נמוך של חיכוך, צמצום ללבוש חלקים נעים כגון מנגנוני טרה כפולה-שכבת; גם תחת שירות סגסוגת ימית; על ידי ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

זהב ופלטינום מתקפלים עבור אנשי קשר חשמליים

בתיבת פאנל סולארי, מופנמים ומערכות ניהול סוללות, אנשי קשר חשמליים חייבים להישאר חופשיים של סרטים חד-חמצני אשר מגבירים את ההתנגדות. Gold plating הוא הפתרון המועדף כי זהב אינו מעייף ושומר על התנגדות מגע נמוכה לאורך עשרות שנים.למרות יקר, עובי יכול להיות נשלט בקפידה (בדרך כלל 0.5-2.5 מיקרומטר) כדי לאזן ולביצועים.

הובלת חשמל עם תזמון

כל חיבור, קובאר ואספן נוכחי במערכת אנרגיה מתחדשת מציג התנגדות חשמלית.ממזער כי ההתנגדות חיונית כדי למקסם את היעילות & mdash; במיוחד ביישומים עתירי גבוה כמו ערכות סוללות ואלקטרוליטייזרים.פלינג עם מתכות מאוד התנהגותיות להפחית הפסדי אורמי ודור חום, שיפור יעילות המערכת הכוללת.

קופר וכסף פלז ל Busbars ו- Connectors

Copper הוא המנצח הסטנדרטי במערכות חשמל, אבל פני השטח שלה במהירות מהווה שכבת תחמוצת התנגדות. Silver pling over נחושת שומרת על ההתנגדות הנמוכה של נחושת תוך מתן משטח מאוד התנהגותי, קורוזיה עמיד בפני השטח.במודולים PV, ribbons נחושת מוקרן כסף (buss) משמשים כדי לאסוף זרם מתאים סולאריים.

טיים ו-עופרת חינם אלגוריות עבור חיבורים ללא מוכרים

במכשירי אנרגיה מתחדשת רבים, יש להצטרף רכיבים ללא עתירי זמן גבוהים שיכולים לפגוע בחומרים רגישים.טי מינוף משמש במסופים נחושת כדי להקל על ריתוך קר או מפלה, המציע התנגדות מגע נמוכה ויציבה.עם דחיפה לעבר ייצור ללא מוביל, tin-bismuth ו-tin-silver ⁇ silver מאומץ עבור סוללות ו בביצועים של אוטובוסים, הן סטנדרטים סביבתיים והן.

טכנולוגיות מתקדמות ליישום אנרגיה מתחדשת

הבחירה של טכניקת שפע היא חשובה כמו החומר עצמו.שיטות מחיקה מודרנית מאפשרות שליטה מדויקת על עובי, מתחדד ומיקרו-מבנה, המאפשר ציפויים כי הם גם דקים ויעילים יותר מאשר אלקטרו-plating מסורתי.

אלקטרו-פלינג: סוס העבודה של פני השטח מסתיים

אלקטרו-פלינג נשאר השיטה הנפוצה ביותר עבור יישום ציפוי מתכתי.זה כרוך עובר זרם חשמלי באמצעות פתרון אלקטרוליטטי המכיל סטיות מתכת מבוזרות, אשר להפקיד על קטוודה (הרכיב שמצופה) אלקטרופליג הוא עלות יעילה והיקף, מה שהופך אותו מתאים לייצור גבוה יותר של צינורות תאים סולאריים, מסופים סוללות, וחומרת רוח לאחרונה כוללים פולבה, אשר משתמשת כיום ציפויים גבוה יותר (למשל, ציפוי DRAF) גבוה יותר מאשר ציפוי DRAD גבוה יותר מאשר ציפויים צלול יותר מאשר ביצועים גבוהים יותר מאשר ציפוי DRAFD גבוה יותר מאשר ציפוי DRAD רגיל.

⁇ Vapor Deposition (CVD) עבור High-Performance Coating

כאשר טוהר קיצוני או כיסוי אחיד על שטח מורכב של ג'ממות נדרש, CVD מציעה יתרונות נפרדים. בתהליך זה, מבשרי תנודתיים הם decomposed על פני השטח תת-קרקעי בתא ריק, יצירת סרט דק. CVD משמש להפקיד מתכות קבוצתיות הפלטינה (למשל, irdium, ruium) על פני משטחים אלקטרודות בתאי דלק ואלקטרולייזר אלה.

קידודים ו-Electronless Plating

ציפוי אלקטרוליטי, הידוע גם כ plating autocatalytic, הפקדה מתכת ללא זרם חיצוני.זה מייצר ציפוי אחיד אפילו על חומרים לא מוליכים כמו פלסטיקים וקרמיקה. בייצור סוללות ליתיום-יון, ניקל אלקטרו-less משמש כדי ליישם אספנים נוכחיים על חומרים sparator, המאפשרים דק יותר, עיצובים קלים יותר תאים; כגון אלה המכילים אלקטרו-קמיים משולבים עבור תאים מגנטיים מתקדמים.

תרגולים של שגשוג ירוק לעתיד ירוק

תהליכים קבועים של מינוף משתמשים בכימיקלים רעילים, מייצרים פסולת מסוכנת, וצורכים כמויות גדולות של מים ואנרגיה.כפי שתעשיות אנרגיה מתחדשת חותרות לקיימות, יש דחיפה חזקה לאמץ טכנולוגיות משגשגות יותר שמצמצמצמצמות את טביעת הרגל הסביבתית ללא ביצוע מקרי הקרבה.

החלפה hexavalent Chromium

Hexavalent chromium (Cr6+) היה מרכיב עיקרי ב chrome דקורטיבי פונקציונלי בשפע בגלל הקשיחות שלה ואת עמידות קורוזיה.עם זאת, הוא ידוע carcinogen ופונה תקנות קפדניות ברחבי העולם. Trivalent chromium (Cr3+) בשפע הופיע כחלופה בטוחה יותר, המציעה מבחנים דומים הגנה וסיום בהיר יותר.

מים מבוססי ו- Ionic נוזל אלקטרוליטים

אמבטיות אלקטרו-plating לעתים קרובות מכילים cyanides, פלואובוראטים, או תוספים רעילים אחרים. חוקרים מפתחים אלקטרוליטים מבוססי מים עם סוכנים מורכבים שפיר, כגון citrate או gluconate, עבור שפע נחושת ואבץ. Ionic נוזלי & mdash; מלחים אורגניים כי הם נוזל בחדר ו-mash;off a non-aqueous, במיוחד עבור סוללות קירור, כגון אחסון פלדה, 000, 000, יכול לספק הגנה מפני אלומיניום, במיוחד.

מערכות סגורות ופסולת

מתקנים מובילים של מינוף עכשיו להעסיק מחזור מים סגור, חילופי ion, ו osmosis לאחור כדי לשחזר מתכות ולהפחית את יעילות. כמה מערכות מתקדמות להשיג ליד אפס שחרור מתכות התאושש, כגון כסף וזהב, ניתן להשתמש בו מחדש ב אמבטיות בשפע חדש, צמצום הביקוש הכרייה והורדת טביעת רגל פחמן של שרשרת האספקה.

חידוש מערכות אנרגיה חדשניות

היתרונות של התכה הם ברורים ביותר כאשר נבדקו בתוך טכנולוגיות מסוימות.כל מערכת יש דרישות משטח ייחודי הדורשות פתרונות מינוף מותאמים.

מודולים פוטו-וולטאיים סולאריים

בתאים סולאריים קריסטלים סיליקון, פס כסף מודפס בצד הקדמי כדי ליצור אצבעות נוכחיות-קולקציה.עם זאת, הפס מכיל כי זכוכית מכסה כי יכול לדרג לאורך זמן תחת חשיפה UV ולחות. גישה חלופית משתמשת אנשי קשר נחושת אלקטרו-מחושת עם שכבת קטיפה דקה של ניקל או כסף פלט נחושת מציע מוליכות גבוהה יותר ועלויות נמוכות יותר בהשוואה לחוקרים כסף מודפסים ב-2,000 שעות ראשונות של ריפאוף (F) לאחר טיפול ניקל-Ricop-Ricated עדשות מגע עם עדשות מגע עם עדשות מגע עם עומסיקטן (Ricial) לאחר אימון ניקל או ניקל או ניקוי).

Wind Turbine Gearboxes ו- Bearings

תיבות הילוכים Wind ⁇ s כפופים לטעון מחזורי קיצוני ולעתים קרובות לפעול בסביבה קרה, שופעת שומן. Fretting wear ו micropitting יכול להוביל לכישלון מוקדם. ציפויים מהנדס כגון סגסוגת אבץ-ניקל המשתרע על פירים ו הילוכים להפחית חיכוך להאריך את חיי הרכיב. . Diamond-like פחמן (DLC) החל על ידי כדור הארץ-hanced CVD משמשים גם על פני השטח נמוך, מציע פחות חיכוך (R) על ידי פחמן שלילי) על ידי מחקר חזק).

סוללות אלקטרודות ואספן נוכחי

ביצועי סוללות ליתיום-יון תלויים באופן ביקורתי על האספן הנוכחי ’ היכולת של לבצע אלקטרונים ללא קורדינג. אספןים נוכחיים מסורתיים עשויים מסולפת נחושת עבור ה- aode ואלומיניום עבור קטוודה.עם זאת, סולדות נחושת דקות יכולות לקרוס באופן ישיר באלומיניום, המוביל לקיבולת דהוי על גבי נחושת הוכח כדי לדכא את קורוזיציה ומחזור הדם-ה מפותחת, כדי להפחית את החיים של ניקל-שדה-פולני (National Acde-פולנית) ב-פולנית-פולנית.

הידרוגן אלקטרוליצרים ותאים דלק

Proton Exchange membrane (PEM) אלקטרוליצרים מסתמכים על זרז מתכת של קבוצת פלטינה כדי לחלק מים למימן וחמצן. שכבת הזרז מוחלת בדרך כלל כשקע אבקת מתכת, אבל בשפע מציע אלטרנטיבה אחידה יותר דבקה. Iridium בשפע על סוללות הפעלה טיטניום ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ (PTLs) להפחית את העומס תוך שמירה על פעילות זהב גבוהה, כמודל ברזל מצופה פחמן דו-סולקה למנוע תאים דלים של 20 000 כוח מחסנית דלק מופעלים של מחסנית לחץ בינלאומי של מחסנית לחץ אווירי של סגסוגת CRic של ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ .

כיוונים עתידיים בפלינג לאנרגיה מתחדשת

ככל שטכנולוגיות אנרגיה מתחדשות מתקדמות, שיטות מתמשכות ימשיכו להתפתח.כמה מגמות מתפתחות מבטיחות לשפר עוד יותר עמידות ויעילות תוך צמצום ההשפעה הסביבתית.

למידה ממוחשבת עבור אופטימיזציה של תהליכים

מיפוי הכימיה, צפיפות נוכחית, טמפרטורה, ועצבנות משפיעים על איכות הציפוי. אלגוריתמי למידת מכונות יכולים לנתח נתונים היסטוריים וחיישנים בזמן אמת כדי לחזות פרמטרים אופטימליים, צמצום פגמים ובזבוז חומרי. החוקרים מפתחים תאומים דיגיטליים של קווי אלקטרו-פלינג כדי לדמות התפלגות עובי ולהתאים משתנים על הטיסה.מערכות כאלה כבר נותנותנותנות כבר פיילוט במתכת סולארית ותהליכי רוח.

מחיאות כפיים עצמיים

בהשראת מערכות ביולוגיות, ציפויים עצמיים מכילים microcapsules של מעכב קורוזיה כי שחרור כאשר סדקים טפסים.לדוגמה, ציפוי עשיר אבץ עם פוליאורטן מלוטש יכול לרפא שריטות בשכבה אבץ, שמירה על הגנה גליונית. ציפויים אלה נבדקים על מגדלי רוח offshore ותוצאות מוקדמות עלה PVing מראה ירידה של 50% קירור.

אינטגרציה כלכלה מעגלית ומחזורית

חומרי מטבוליזם כגון כסף, זהב, ניקל, ו chromium הם נדירים ורגישים באנרגיה שלי.עיצוב רכיבי אנרגיה מתחדשת עבור קל פיזור של שכבות מצופה יאפשר מחזור.פתרונות חיתוך כימי יכול להסיר באופן סלקטיבי את השפע ללא פגיעה בבסיס, המאפשר את ציפוי ו substrate להיות מנוצל כדי להיות מנוצל.

מסקנה: משיכת אנרגיה מתחדשת

טכנולוגיות פלטינג הן הרבה יותר מאשר פני השטח מסיימים & mdash; הן מאפשרות קריטית של הביצועים, האמינות, וארוכותיות של מערכות אנרגיה מתחדשת. מציפוי ניקל עמידים על טורבינות רוח offshore כדי מאוד מובלעות כסף מוליכות במודולים סולאריים, כל שכבה מוסיפה ערך.התקדמות באלקטרו-plating, CVD, אלקטרו-מלוטש, ונבנו מחדש ציפויים של רוחות, מבטיח את אותם ימים של פעילות גופנית חזקה, כמו גם את היתרונות של אנרגיה, לא יעילה, כמו גם כן, כמו גם את הנטל, כמו גם את היתרונות של זמן רב-זמנית של אנרגיה יציבה, כמו גם את הנטלקטים של אנרגיה, כמו גם את הנטל, כמו גם על ידי הנטל של הנטל של אנרגיה, כמו גם על ידי הנטלקטים של אנרגיה, כמו גם את היתרונות של אנרגיה, כמו גם כן, כמו גם על ידי יעילותם של שיטות אנרגיה סולארית, כמו גם על ידי הנטל.

לקריאה נוספת על שיטות מינוף בר קיימא, ראה את ה-FLT:0 National Renewable Energy LaboratoryFcioFLT:1 ו-FLT:2Solar Energy Association Association Association of Industries Association of PowerFLT 3:0) ניתן למצוא ב-FLT:4IEA Renewable Energy Market ReportFLT:5 ובכתבי עת מצופים עמיתים כגון כתב העת הבינלאומי של הידרוגן אנרגיה מספק את התפקיד של אנרגיה עמוקה יותר.