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最近，美國科學家研制出一種新型材料和制造工藝，即利用太陽能作為熱能，可以更有效地發電。

除了在(zai)陰天和(he)夜(ye)間使用(yong)發(fa)(fa)電(dian)和(he)電(dian)源存儲(chu)，太陽(yang)能發(fa)(fa)電(dian)是成本較低的(de)一(yi)種(zhong)能源方(fang)(fang)案，然(ran)而(er)太陽(yang)能發(fa)(fa)電(dian)僅占美(mei)國(guo)電(dian)力來源的(de)2%。美(mei)國(guo)普渡大學一(yi)個研究小組(zu)研制了一(yi)種(zhong)新型材料和(he)制造工藝，使利(li)用(yong)太陽(yang)能（即熱(re)能）發(fa)(fa)電(dian)的(de)方(fang)(fang)法變(bian)得(de)更加高效可(ke)行。

這一(yi)(yi)技術創新是太陽能(neng)發(fa)電與化石燃(ran)料發(fa)電直接抗衡(heng)的重要環節，目前化石燃(ran)料發(fa)電占美國發(fa)電總量的60%以(yi)上。普渡(du)大學材料工程系教授Kenneth Sandhage說：“以(yi)熱(re)能(neng)的形(xing)式儲存太陽能(neng)，比以(yi)電池的方式儲存能(neng)量的成本更(geng)低(di)，因此下一(yi)(yi)步是降低(di)太陽能(neng)發(fa)電的成本，同(tong)時減少溫室氣體排(pai)放。”

這項(xiang)研究是普渡大學(xue)與(yu)佐治(zhi)亞理工(gong)學(xue)院、威斯(si)康星大學(xue)麥迪(di)遜分校和橡樹嶺國家實驗室合作完成的，發(fa)表在近(jin)期(qi)出版的《自然(ran)》雜(za)志上(shang)。

太(tai)(tai)陽(yang)(yang)能的(de)利用(yong)方式(shi)(shi)不(bu)僅是通過(guo)(guo)農場或者屋頂的(de)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)能板(ban)獲(huo)得熱(re)能發電，人們還可以利用(yong)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)熱(re)能集中(zhong)(zhong)發電。集中(zhong)(zhong)式(shi)(shi)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)能發電站通過(guo)(guo)使用(yong)鏡面(mian)或者透鏡將(jiang)(jiang)大量光線聚集在一個小區域，從而將(jiang)(jiang)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)能轉(zhuan)化(hua)(hua)為電能，產生的(de)熱(re)量被轉(zhuan)移(yi)(yi)到熔鹽(yan)中(zhong)(zhong)。熔鹽(yan)的(de)熱(re)量隨(sui)后被轉(zhuan)移(yi)(yi)到一種“工(gong)作(zuo)流體(ti)”——超臨界二氧(yang)化(hua)(hua)碳，該流體(ti)會膨脹，工(gong)作(zuo)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)使得渦輪(lun)機旋轉(zhuan)發電。

為了(le)有效降低太陽能發電(dian)成本，渦輪發動機(ji)需要(yao)以同樣的熱(re)(re)量(liang)產生更多的電(dian)能，這(zhe)意(yi)味(wei)著它運(yun)行時(shi)溫度更高(gao)。該過程的技術(shu)瓶頸是(shi)熱(re)(re)交換器(qi)，它是(shi)將熱(re)(re)熔鹽的熱(re)(re)量(liang)轉移(yi)到“工作(zuo)流(liu)體”，目前(qian)熱(re)(re)交換器(qi)是(shi)由不(bu)銹鋼或(huo)者(zhe)鎳(nie)合金材(cai)料制成，在(zai)理想高(gao)溫條件(jian)和超臨(lin)界二氧(yang)化碳高(gao)壓下，這(zhe)些材(cai)料將變軟。

據了解(jie)，Kenneth Sandhage設(she)計靈感來自(zi)于之前與同(tong)事制(zhi)造的“合成材料(liao)”，該材料(liao)用作制(zhi)造固體燃料(liao)火(huo)箭噴(pen)嘴，它(ta)可承受(shou)高溫高壓。目前，Kenneth Sandhage和來自(zi)麻省理工(gong)學院(yuan)的Asegun Henry合作，設(she)計一種類似的合成材料(liao)，制(zhi)造更硬的熱(re)交換器(qi)。

陶瓷(ci)碳化鋯(gao)和金屬鎢，這(zhe)兩種(zhong)材(cai)料結合為復(fu)雜材(cai)料可產(chan)生意想不到的效(xiao)果。普(pu)渡(du)大(da)學研究人員制(zhi)作了陶瓷(ci)金屬復(fu)合材(cai)料板(ban)材(cai)，基于(yu)佐治亞理工學院Devesh Ranjan帶領研究小(xiao)組設計的模擬通道，顯示(shi)該復(fu)合材(cai)料板(ban)材(cai)可用于(yu)定(ding)制(zhi)通道，實(shi)現熱量轉換(huan)。

橡樹嶺國家實(shi)驗(yan)室EdgarLara-Curzio研究團(tuan)隊(dui)對該復合(he)材(cai)料(liao)進行(xing)了(le)(le)機械測(ce)試(shi)，威斯康星大學麥迪(di)遜分校Mark Anderson研究團(tuan)隊(dui)進行(xing)了(le)(le)腐蝕測(ce)試(shi)，這些測(ce)試(shi)表明，這種新型復合(he)材(cai)料(liao)可定制(zhi)化(hua)適應超臨界二(er)氧(yang)化(hua)碳的高溫和(he)高壓(ya)條件，從而(er)比當前熱(re)交換器(qi)更有效地產生電能(neng)。

佐治亞理工學院和普渡(du)大學研究人員的一(yi)項分(fen)析(xi)表明，與不銹鋼或者鎳合(he)金熱交換(huan)器相比，使用新(xin)型材料(liao)制造(zao)的熱交換(huan)器能(neng)以同(tong)等或者更低的成本實現規模化生產制造(zao)。

Kenneth Sandhage表示，隨著技(ji)術不斷發展(zhan)，該(gai)技(ji)術將(jiang)從大規模可再生太陽(yang)能向電網領(ling)域延伸滲透，這意味著電力(li)生產中人類制造的二氧化碳排(pai)放量將(jiang)大幅(fu)減少。