Một nhóm nghiên cứu kỹ thuật tại Đại học Alberta đã xác định được một loại vật liệu mới làm lớp phủ hứa hẹn cho các ứng dụng nhiệt độ cao như động cơ đốt hydro.
Nguồn: Vật liệu ngày nay (2024). DOI: 10.1016/j.mattod.2024.02.005
Lớp phủ được làm từ một siêu hợp kim mới bao gồm các kim loại như nhôm và niken. Được biết đến như một hợp kim đậm đặc phức tạp, vật liệu mới này rất lý tưởng để phủ các bề mặt phải chịu được nhiệt độ cao, chẳng hạn như trong tua bin khí, nhà máy điện, động cơ xe cộ và máy bay.
Hợp kim mới được phát triển—AlCrTiVNi 5 —có các đặc tính cơ nhiệt ưu việt bao gồm độ ổn định cao, độ giãn nở thấp, khả năng chịu gãy và sự kết hợp có giá trị giữa độ bền và độ dẻo—giúp nó có thể đứng vững trong môi trường nhiệt độ cao và áp suất cao.
Nghiên cứu “Một lớp phủ oxit ổn định entropy mới được phát triển bằng nhiệt từ hợp kim đậm đặc phức hợp dựa trên kim loại van” được công bố trên Materials Today .
Theo giám sát dự án Jing Liu, trợ lý giáo sư tại Khoa Kỹ thuật Hóa chất và Vật liệu, khi so sánh với các hợp kim thương mại hiện có được sử dụng làm lớp phủ trong các ứng dụng nhiệt độ cao, vật liệu phủ mới có độ bền tốt hơn bất kỳ loại nào khác. Nó có thể tỏ ra quan trọng khi sử dụng trong động cơ hydro.
Hydro được coi là một trong những nguồn năng lượng sạch nhất vì nó chỉ tạo ra nước khi được đốt cháy hoặc sử dụng trong pin nhiên liệu. Nó đóng một vai trò quan trọng trong các mục tiêu giảm phát thải của Canada và Alberta cho nhiều mục đích sử dụng bao gồm vận tải, sưởi ấm gia đình và công nghiệp nặng.
Nhưng một trong những thách thức của việc sử dụng hydro là nhiệt độ cao khi đốt cháy, dao động từ 600°C đến 1500°C. Những nhiệt độ khắc nghiệt này có nghĩa là bất kỳ bộ phận cơ khí nào tham gia vào quá trình đốt cháy hydro đều phải có khả năng chịu được nhiệt độ cao cũng như chống lại sự ăn mòn từ hơi nước.
Liu cho biết: “Nếu bạn muốn sử dụng động cơ đốt nhiên liệu 100% hydro, nhiệt độ ngọn lửa sẽ cực kỳ cao”. “Cho đến nay, chưa có lớp phủ kim loại nào hiện có có thể hoạt động trong động cơ đốt 100% hydro.”
Hiện tại, hầu hết các động cơ đốt hydro trong các ứng dụng thương mại đều chạy bằng hỗn hợp nhiên liệu - chẳng hạn như khí tự nhiên và hydro, hoặc dầu diesel và hydro - nhưng khi ngày càng có nhiều ngành công nghiệp sử dụng hydro làm nguồn nhiên liệu chính, Liu nhận thấy cần phải chuẩn bị cho điều kiện nhiệt độ cực cao của động cơ chạy hoàn toàn bằng nhiên liệu hydro.
Cô nói: “Khi chúng tôi hướng tới động cơ đốt 100% hydro, chúng tôi muốn biết hợp kim nào có thể chịu được các điều kiện. Không có hợp kim nào hiện có làm được điều đó, nhưng chúng tôi học được những hiểu biết sâu sắc có giá trị từ những thất bại này”.
Nhóm nghiên cứu đã xác định điểm mạnh và điểm yếu của từng hợp kim hiện có trên thị trường, sau đó sử dụng mô phỏng lý thuyết để xác định các kết hợp mới tiềm năng có thể có độ bền và độ bền mà họ đang tìm kiếm. Làm việc với các đồng nghiệp như Hao Zhang ở Khoa Kỹ thuật, nhóm đã sử dụng mô hình máy tính để hiểu các đặc tính của từng hợp kim mới tiềm năng.
Mời đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
