Correção de corrosão fractal em Gen3 CSP por Ranga Pitchumani

Postado em 9 de junho de 2023 9 de junho de 2023 Autor Susan Kraemer

Como um novo revestimento de aço fractal previne a corrosão no Gen3 CSP, descrito em Novel fractal-textured solar absorving surface for concentrado solar power publicado na Elsevier: Solar Energy Materials and Solar Cells

Recentemente, conversamos com o Dr. Ranga Pitchumani, que foi o Cientista Chefe da SunShot Initiative, Diretor Fundador de seu programa de Concentração de Energia Solar (CSP) e Diretor do programa de Integração de Sistemas (Grid) da Iniciativa no Departamento de Energia dos EUA ( CORÇA). Ele agora está de volta à sua casa acadêmica na Virginia Tech, onde é o Professor George R. Goodson Endowed Chair de Engenharia Mecânica. Ele dirige o Laboratório de Materiais e Tecnologias Avançadas em uma ampla gama de projetos no nexo energia-materiais e ensina uma nova geração de alunos Soluções de Energia Sustentável.

SK:Obrigado por tomar o tempo para falar comigo.

PR:É um prazer entrar em contato com você, Susan, depois de todos esses anos.

SK: Quero saber sobre seu novo trabalho sobre o uso de revestimento fractal para reduzir a corrosão. Mas primeiro, para entender o porquê; este outro artigo do qual você foi coautor cobre muitas outras tentativas de resolver a corrosão em CSP. Deve ser o estudo mais abrangente de todos os tempos. (Progresso e oportunidades na mitigação da corrosão em fluidos de transferência de calor para a próxima geração de energia solar concentrada 2023)

PR: Sim. Essa é uma revisão muito detalhada do trabalho até agora sobre corrosão de ligas em sais fundidos, metais líquidos e CO2 supercrítico. É um bom compêndio de insights sobre os mecanismos de corrosão e as diferentes abordagens para mitigá-la. Embora existam muitos estudos em todo o mundo sobre o controle da corrosão, o documento os traz em uma plataforma comum com o objetivo de concentrar esforços futuros nas necessidades do Gen3 CSP.

SK: Sei que você publicou muitos aspectos da ciência dos materiais. Por que a corrosão é importante para a CSP agora?

PR: Uma das grandes vantagens do CSP é que ele pode armazenar energia térmica. Isso é uma boa vantagem, mas também um desafio em termos de levar o CSP ao próximo nível, onde o custo nivelado do CSP precisa ser menor. Uma das maneiras de tornar o CSP econômico é aumentar a temperatura operacional da planta para que você tenha uma temperatura mais alta de CO2 supercrítico ou o fluido de trabalho que vai para o sistema de conversão de energia para gerar eletricidade. O DOE visa que o Gen3 CSP esteja acima de 650 °C e até 750 °C ou mais. Com as temperaturas operacionais mais altas, a corrosão é uma preocupação primordial no caminho do líquido para Gen3 CSP, onde o calor concentrado da radiação solar é capturado em sais fundidos ou metais líquidos como fluidos de transferência de calor.

SK:Os 6 ou 7 GW de CSP que estão por aí agora – eles correm risco de corrosão?

PR: Oh não. A corrosão do sal solar é geralmente bem compreendida e bem contida nas plantas CSP atuais (Gen2). O desafio não resolvido da corrosão surge quando você leva o CSP a temperaturas mais altas, onde os fluidos de transferência de calor viáveis, como cloretos, carbonatos, etc., são extremamente corrosivos para as ligas de contenção. Para que a próxima geração de CSP se concretize, todas as peças do quebra-cabeça precisam se encaixar bem, como receptores de alta temperatura, soluções para mitigar a corrosão devido aos fluidos de transferência de calor, bloco de alimentação de CO2 supercrítico de alta eficiência, etc.

SK: Então todos esses papéis são apenas para CSP de próxima geração e calor para indústria e termoquímica solar em reatores em temperaturas mais altas?

PR: Porque é aí que está o problema e fica mais grave à medida que você vai para temperaturas mais altas. Uma declaração coloquial da lei de Arrhenius é que, à medida que a temperatura aumenta, todo o inferno se abre, o que significa que a taxa de corrosão aumenta drasticamente. Portanto, pode parecer uma pequena mudança de 565 °C, onde operam as usinas existentes, para 650 °C. Isso é apenas 85 graus a mais. Mas mesmo essa diferença de temperatura afeta muito a corrosão devido à natureza exponencial de como a taxa de corrosão depende da temperatura.