NUST MISIS-forskare tillsammans med sina kollegor från Central Metallurgical R&D Institute (Cairo, Egypten) har utvecklat ett kompositmaterial för att förlänga livslängden för soltorn upp till fem år. Forskningsartikeln har publicerats i Förnybar energi .

I dag, solkraftverk (SPP) blir allt populärare, gör det möjligt att samla in och bearbeta solenergi i industriell skala. Så kallade soltorn är bland de mest lovande typerna av SPP. En SPP är ett högt torn med en vattentank och ett turbinsystem inuti. Tornet är omgivet av heliostater – stora snurrande speglar som absorberar solens strålar och koncentrerar den totala strålen till en enda punkt på tornet. Strålen landar på solfångaren, som värmer en speciell saltlösning upp till 600°C. Vattnet i den intilliggande tanken värms upp från saltlösningen och ångan roterar kraftverkets turbiner.

Kiselkarbid (SiC), ett poröst keramiskt material med ett antal användbara egenskaper - hög densitet, styrka, och motstånd mot oxidation bland annat - är det traditionella elementet för solabsorbenter. Dock, kiselkarbid har nackdelar — t.ex. den är känslig för den aggressiva miljön med saltsmältor.

Aluminiumnitrid (AIN) är ett lovande tillägg till kiselkarbid - det har hög värmeledningsförmåga, en låg termisk expansionskoefficient, och hög temperaturbeständighet. För närvarande, Sic- och AIN-kompositer används främst inom elektronik, men de kan potentiellt användas inom ett antal andra områden, inklusive termisk omvandling av solenergi.

Forskare från avdelningen för funktionella nanosystem och högtemperaturmaterial vid NUST MISIS, i samarbete med kollegor från Central Metallurgical R&D Institute (Cairo, Egypten), har utvecklat porösa kompositer baserade på SiC/AIN, som innehåller upp till 40 procent aluminiumnitrid. De optimala sammansättningarna av tillsatser och sintringsregimer för nya kompositer valdes ut under forskningens gång. De överstiger avsevärt de traditionella på grund av bildandet av en fast lösning vid korngränserna för kiselkarbid. Tillsammans med hög värmeledningsförmåga och värmebeständighet, sådana kompositer har en låg värmeutvidgningskoefficient, vilket avsevärt förbättrar deras prestanda.

"Solenergi kräver hållbara material utan defekter. Nästa, vi planerar att testa det utvecklade materialet i solcellsinstallationer, " kommenterade Dr. Emad Ewais, chef för den egyptiska forskargruppen.

Tack vare positiva termokemiska och termomekaniska egenskaper, SiC/AIN-kompositer är också lovande för användning i andra högtemperaturfält, såsom metallurgi och flygteknik.