Projektbeschreibung
Neuer Beschichtungswerkstoff für Dampfkondensatoren bald kommerziell verfügbar
Mit Unterstützung des EU-finanzierten Projekts HARMoNIC hat die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich ein Nanokompositmaterial zur Beschichtung von Dampfkondensatoren aus Metall entwickelt, die bei der Stromerzeugung aus Wärmekraft zum Einsatz kommen. Die Beschichtung besteht aus Polytetrafluorethylen und Kohlenstoffnanofasern und zeigt superhydrophobe Eigenschaften. Ihre optimale Benetzbarkeit gewährleistet, dass kondensierte Tröpfchen, selbst wenn sie kleiner als 100 μm sind, zusammenlaufen und spontan von der Oberfläche abgleiten. Erstmalig kann dieser Werkstoff ein derartiges Tröpfchenverhalten über einen längeren Zeitraum und unter beschleunigten Alterungsbedingungen beibehalten. Da diese Beschichtung sehr dünn ist (etwa 2 μm), weist sie einen um das Neunfache verbesserten Wärmeübergangskoeffizienten im Vergleich zu anderen bei Dampfkondensatoren verwendeten Materialien auf. Das Ziel des EU-finanzierten Projekts STRUCTURED besteht in der Kommerzialisierung dieser Beschichtung. Dazu soll der Werkstoff weiter optimiert und seine Herstellung in Richtung Massenfertigung weiterentwickelt werden.
Ziel
This proposal focuses on providing a roadmap towards upscaling and commercialization of promising results obtained during the FET Innovation program HARMoNIC (grant No 801229). In particular, the coordinator partner (ETH Zurich) has developed a nanocomposite material to be coated on metallic steam condensers used in thermal power generation. The coating is composed of a mixture of polytetrafluoroethylene and carbon nanofibers and is superhydrophobic (i.e. minimal affinity to liquid water). The optimal wettability of the coating ensures that condensed droplets, even smaller than 100 μm, coalesce and spontaneously jump off the surface. Additionally, the coating is very thin (~ 2 μm) so that it has minimal thermal resistance for heat transfer. As a result, it shows a 9-fold improvement in heat transfer coefficient compared to conventional steam condensers wherein the steam condenses as an undesirable continuous liquid film. Moreover, our coating is highly robust and is the first one to sustain coalescence induced droplet jumping behavior over extended time periods under accelerated aging conditions involving exposure to hot steam flow. This enhanced mode of condensation, if maintained long enough, can provide a new direction on how future industrial condensers will be designed. We expect that such thermodynamically efficient condensers will have an immense socio-economic impact by reducing the fossil fuel consumption of thermal power plants and minimizing the associated emission of greenhouse gases. With this proposal, we plan to set the foundation for the commercialization of this technology by accomplishing the next three major steps to be followed. These are: 1) further material optimization beyond the state-of-the-art demonstration, 2) scaling up of the fabrication procedure and implementation of the technology to industrial condensers, and 3) developing a business plan and setting up a spin-off company while attracting venture capital.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
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H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-4
Finanzierungsplan
CSA - Coordination and support actionKoordinator
8092 Zuerich
Schweiz