Ulepszone powłoki termoizolacyjne
Generowanie energii z użyciem turbin gazowych polega na spalaniu paliwa i wykorzystywaniu powstających w tym procesie bardzo gorących gazów do napędzania turbiny. Turbiny gazowe należą obecnie do najpowszechniejszych technologii generowania energii, w większości z wykorzystaniem gazu ziemnego, co jest uważane za znacznie korzystniejsze od spalania węgla. W planach na przyszłość jest również wykorzystywanie wodoru lub gazu syntezowego (mieszaniny wodoru, tlenku węgla i dwutlenku węgla). Powłoki termoizolacyjne chronią komponenty przed wysokimi temperaturami roboczymi, a przy tym znacznie zwiększają wydajność generowania energii dzięki minimalizacji strat ciepła. Duże konsorcjum europejskie zainicjowało projekt THEBARCODE(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (Development of multifunctional thermal barrier coatings and modelling tools for high temperature power generation with improved efficiency) w celu opracowania ulepszonych i opłacalnych powłok termoizolacyjnych. Badania dotyczyły zarówno receptur suchych i mokrych powłok nawierzchniowych, jak i powłok wiążących stosowanych bezpośrednio pod powłoką nawierzchniową. Uczestnicy projektu THEBARCODE pomyślnie przygotowali szereg niekonwencjonalnych materiałów, wykorzystując ekologiczne metody syntezy i stosując odporną na korozję powłokę wiążącą w postaci nanoproszku. Zbadano możliwości modyfikowania powierzchniowego jako prostej i opłacalnej drogi do uzyskania powierzchni o stopniowanej funkcjonalności, pracując na gotowym do wprowadzenia na rynek proszku do natryskiwania termicznego. Zastosowano różne tanie metody nakładania, w tym techniki natryskiwania termicznego, technologie natryskiwania plazmowego i impulsowe osadzanie z fazy gazowej. Zespół wykorzystał testowanie z użyciem mikrowgłębień, aby określić twardość powłok nawierzchniowych w mikroskopijnej skali. Do badań sprężystości przy zginaniu w miejscu pomiędzy powłoką nawierzchniową a wiążącą został zastosowany test wytrzymałości na zginanie trójpunktowe. Zespół badaczy sprawdzał mechaniczne właściwości, efekt procesu wyżarzania oraz reakcji gotowych barier termoizolacyjnych na wygrzewanie wahadłowe i wstrząs termiczny. Ich praca zakończyła się selekcją trzech obiecujących receptur powłok, które mają być osadzone na rzeczywistych częściach silnika. Opracowano nowe modele w celu przeprowadzenia analizy wzrostu pęknięć, co ma dać możliwość przewidywania awarii powłok termoizolacyjnych i okresu ich trwałości. Ponadto uczestnicy projektu badali różne metody osiągania tempa uwolnienia energii odkształcenia jako funkcji wygrzewania wahadłowego. Naukowcy stworzyli całościową technologię powłok termoizolacyjnych wraz z nowymi materiałami i opłacalnymi metodami przetwarzania, które znacząco zwiększą wydajność generowania energii z użyciem turbin gazowych. Jest to ważna technologia przejściowa w świecie dążącym do ograniczania uzależnienia od paliw kopalnych. Poprawa wydajności pozwoli zwiększyć jej efektywność.
Słowa kluczowe
Powłoki termoizolacyjne, turbiny gazowe, generowanie mocy, THEBARCODE, powłoka wiążąca
