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Le Superfici di Nanotextured Amplificano la Prestazione dei Condensatori nei Sistemi della Produzione Di Energia

Published on October 22, 2012 at 8:07 AM

I Condensatori sono una parte cruciale di odierni sistemi della produzione di energia: Circa 80 per cento delle centrali elettriche di tutto il mondo le usano per girare il vapore di nuovo all'acqua dopo che escono dalle turbine che girano i generatori. Sono egualmente un elemento chiave negli impianti di desalificazione, un contributore a crescita rapida all'offerta del mondo di acqua dolce.

Ora, una nuova architettura di superficie progettata dai ricercatori al MIT tiene la promessa significativamente dell'amplificazione della prestazione di tali condensatori. La ricerca è descritta in un articolo pubblicato appena online nel giornale ACS Nano dal postdoc Sushant Anand del MIT; Kripa Varanasi, il Professore Associato di Doherty di Utilizzazione dell'Oceano; ed il dottorando Adam Paxson, il postdoc Rajeev Dhiman e la ricerca affiliano Dave Smith, tutto il gruppo di ricerca di Varanasi al MIT.

Il tasto alla superficie (di spargimento) idrofoba migliore è una combinazione di modello microscopico - una superficie coperta di urti o di posti minuscoli appena 10 micrometri (millionths di un metro) attraverso, circa la dimensione di un globulo rosso - e di glassa di un lubrificante, quale petrolio. Gli spazi minuscoli fra i posti tengono l'atto capillare diretto sul posto del petrolio, i ricercatori trovati.

Il gruppo ha scoperto che le goccioline dell'acqua che condensano su questa superficie hanno mosso 10.000 volte velocemente di sulle superfici con appena il modello idrofobo. La velocità di questo moto della gocciolina è chiave a permettere che le goccioline cadano dalla superficie in moda da potere formarsi i nuovi, aumentante il risparmio di temi dello scambio di calore in un condensatore della centrale elettrica, o la tariffa di produzione dell'acqua in un impianto di desalificazione.

Con questo nuovo trattamento, “le gocce possono scivolare sulla superficie,„ Varanasi dice, fluttuando come i dischi su una tabella dell'aero-hockey ed assomigliando a UFOs librantesi - un comportamento Varanasi dice che non ha veduto mai in più di una decade di lavoro sulle superfici idrofobe. “Queste sono appena velocità pazze.„

La quantità di lubrificante richiesta è minima: Forma un rivestimento sottile e saldamente è appuntata sul posto dai posti. Tutto Il lubrificante che è perso è sostituito facilmente da un piccolo bacino idrico alla barriera della superficie. Il lubrificante può essere destinato per avere tale pressione di vapore bassa che, Varanasi dice, “Voi può anche metterlo in un vuoto e non evaporerà.„

Un Altro vantaggio di nuovo sistema è che non dipende da alcuna configurazione particolare delle tessiture minuscole sulla superficie, finchè hanno circa le giuste dimensioni. “Può essere fabbricato facilmente,„ Varanasi dice. Dopo Che la superficie è strutturata, il materiale può essere immerso meccanicamente nel lubrificante ed essere estratto; la maggior parte del lubrificante elimina semplicemente e “soltanto il liquido nelle intercapedini è tenuto dentro con le forze capillari,„ Anand dice. Poiché la mano è così leggermente, dice, soltanto cattura circa un quarto ad un mezzo cucchiaino da caffè del lubrificante per ricoprire un'iarda quadrata del materiale. Il lubrificante può anche proteggere la superficie di metallo di fondo da corrosione.

Varanasi pianificazione ricerca ulteriore per quantificare esattamente quanto miglioramento è possibile utilizzando la nuova tecnica nelle centrali elettriche. Poiché le turbine vapore a forza sono onnipresente nelle centrali elettriche del combustibile fossile del mondo, dice, “anche se salva 1 per cento, che è enorme„ nel suo impatto potenziale sulle emissioni globali dei gas serra.

I nuovi impianti di approccio con un'ampia varietà di tessiture di superficie e di lubrificanti, i ricercatori dicono; pianificazione mettere a fuoco la ricerca in corso sull'individuazione delle combinazioni ottimali per costo e la durevolezza. “C'è molta scienza a come progettate questi liquidi e tessiture,„ Varanasi dice.

Daniel Beysens, direttore di ricerca della Fisica e Meccanici del Laboratorio Eterogeneo di Media a ESPCI a Parigi, dice il concetto dietro usando un liquido del lubrificante bloccato da una superficie nanopatterned, è “semplice e bello. Le gocce vogliono nucleato e poi fare scorrere abbastanza facilmente giù. E funziona!„

Che ulteriore ricerca si aiuterà da una nuova tecnica Varanasi si è sviluppato in collaborazione con i ricercatori compreso Konrad Rykaczewski, un ricercatore del MIT corrente basato al National Institute of Standards and Technology (NIST) in Gaithersberg, Md., con John Henry Scott ed il Camminatore di Marlon del NIST e Trevan Landin della Società di FEI. Che la tecnica è descritta in un articolo separato egualmente appena ha pubblicato in ACS Nano.

Per la prima volta, questa nuova tecnica ottiene le immagini dirette e dettagliate dell'interfaccia fra una superficie e un liquido, quali le goccioline che condensano su. Normalmente, quell'interfaccia - il tasto a bagnatura ed ai trattamenti di comprensione di acqua spargimento - è nascosta dalla visualizzazione dalle goccioline stesse, Varanasi spiega, così la maggior parte della analisi ha contato sulla modellistica del computer. Nel nuovo processo, le goccioline sono congelate rapido sul posto sulla superficie, affettata nella sezione trasversale con un raggio ionico e poi imaged facendo uso di un microscopio elettronico a scansione.

“Il metodo conta sulla conservazione della geometria dei campioni attraverso rapida che congela in melma dell'liquido-azoto al meno 210 gradi di Celsius [meno 346 gradi di Fahrenheit],„ Rykaczewski dice. “Il grado di congelazione è così velocemente (Centigrado circa 20.000 gradi al secondo) quell'acqua ed altri liquidi non cristallizzano e la loro geometria è conservata.„

La tecnica potrebbe essere usata per studiare molte interazioni differenti fra i liquidi o i gas e le superfici solide, Varanasi dice. “È una tecnica completamente nuova. Per la prima volta, possiamo vedere questi dettagli di queste superfici.„

La ricerca migliorata di condensazione ha ricevuto il finanziamento dal National Science Foundation (NSF), il programma di Iniziativa di Energia Masdar-MIT ed il Centro del MIT Deshpande. La ricerca diretta della rappresentazione ha usato gli impianti del NIST, con il finanziamento da una concessione del NSF e dal Du Pont-MIT Alliance.

Sorgente: http://web.mit.edu/

Last Update: 22. October 2012 08:21

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