Inženjerski istraživački tim na Univerzitetu u Alberti identifikovao je novi materijal za premaze koji obećava primenu na visokim temperaturama kao što su motori sa sagorevanjem vodonika.
Premaz je napravljen od nove super legure sastavljene od metala kao što su aluminijum i nikl. Poznat kao složena koncentrovana legura, novi materijal je idealan za premazivanje površina koje moraju da izdrže visoke temperature, kao što su gasne turbine, elektrane, motori vozila i aviona.
Novorazvijena legura—AlCrTiVNi 5 — ima superiorna termomehanička svojstva koja uključuju visoku stabilnost, nisko širenje, toleranciju loma i vrednu kombinaciju čvrstoće i duktilnosti — što je čini sposobnom da stoji u okruženjima visoke toplote i visokog pritiska.
Studija „Nova entropijski stabilizovana oksidna prevlaka termički uzgojena iz kompleksne koncentrovane legure na bazi metala ventila“, objavljena je u časopisu Materijalni danas.
U poređenju sa postojećim komercijalno dostupnim legurama koje se koriste kao prevlake u aplikacijama na visokim temperaturama, novi materijal za oblaganje stoji bolje od bilo čega drugog, prema supervizoru projekta Jing Liu, docentu na Odseku za hemijsko inženjerstvo i inženjerstvo materijala. Moglo bi se pokazati važnim za upotrebu u motorima na vodonik.
Vodonik se smatra jednim od najčistijih izvora energije, jer proizvodi samo vodu kada se sagoreva ili koristi u gorivnoj ćeliji. On igra važnu ulogu u ciljevima Kanade i Alberte za smanjenje emisija, za niz upotreba uključujući transport, grejanje kuće i tešku industriju.
Ali jedan od izazova usvajanja vodonika je visoka temperatura na kojoj gori, u rasponu od 600°C do 1500°C. Ove ekstremne temperature znače da sve mehaničke komponente uključene u sagorevanje vodonika moraju biti u stanju da izdrže visoku toplotu, kao i da se odupru koroziji od pare.
„Ako želite da koristite motor sa sagorevanjem vodoničnog goriva od 100%, temperatura plamena je izuzetno visoka“, kaže Liu. „Do sada, nijedan od postojećih metalnih premaza nije mogao da radi u motoru sa sagorevanjem vodonika od 100%.
Trenutno, većina motora sa sagorevanjem vodonika u komercijalnim primenama radi na mešavini goriva — prirodnog gasa i vodonika, ili dizela i vodonika, na primer — ali kako sve više industrija radi na usvajanju vodonika kao primarnog izvora goriva, Liu vidi potrebu da se pripremi za ultra-visoke temperaturne uslove motora na potpuno vodonik.
„Dok se krećemo ka 100% motoru sa sagorevanjem vodonika, želimo da znamo koje legure mogu da izdrže uslove. Nijedna od postojećih nije, ali iz ovih kvarova izvlačimo vredne uvide“, kaže ona.
Istraživački tim je identifikovao prednosti i slabosti svake postojeće komercijalno dostupne legure, a zatim je koristio teorijske simulacije da identifikuje potencijalne nove kombinacije koje bi mogle imati snagu i izdržljivost koju su tražili. Radeći sa kolegama kao što je Hao Zhang sa Fakulteta inženjerskih nauka, tim je koristio kompjutersko modeliranje da bi razumeo svojstva svake potencijalne nove legure.
