Сэргээгдэх эрчим хүчний салбар дахь металлурги
Сүүлийн хэдэн арван жилд эрчим хүч, байгаль орчны хямралд дэлхий нийтийн анхаарал хандуулж байгаа нь сэргээгдэх эрчим хүчний технологийн хурдацтай хөгжилд түлхэц болсон. Нар, салхи, биоэнерги, газрын гүний дулааны эрчим хүч нь чулуужсан түлшнээс хараат байдлыг бууруулах хүчин чармайлтын гол чиглэл болж байна. Эдгээр шинэчлэлийн цаана металлурги хэмээх чухал шинжлэх ухаан оршино.
Металлурги гэдэг нь металлын физик, химийн шинж чанарыг судалдаг шинжлэх ухаан, инженерчлэл бөгөөд үүнд металлыг гаргаж авах, цэвэршүүлэх, хүссэн шинж чанартай шинэ материалыг гарган авах зэрэг орно. Сэргээгдэх эрчим хүчний хүрээнд металлурги нь цэвэр эрчим хүчний үйлдвэрлэлийг дэмжих үр ашигтай, бат бөх, хэмнэлттэй материалыг боловсруулахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Нарны хавтангийн материалууд
Нарны хавтан (фотоэлектрик) нь сэргээгдэх эрчим хүчний хамгийн түгээмэл бөгөөд өргөн хэрэглэгддэг хэрэглээний нэг юм. Нарны хавтангийн үр ашиг нь ашигласан хагас дамжуулагч материалаас ихээхэн хамаардаг. Хамгийн түгээмэл нь цахиур боловч кадмийн теллурид (CdTe) болон зэсийн индий галлийн селенид (CIGS) зэрэг бусад материалууд нь мөн өндөр эрчим хүчний үр ашгийг санал болгодог.
Металлурги нь цахиурын цэвэршүүлэлтэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд оновчтой үр ашгийг хангахын тулд шаардлагатай өндөр чанар, цэвэр байдлыг хангадаг. Түүхий цахиурыг цахиурын элснээс нарийн төвөгтэй металлургийн процессоор гаргаж авдаг бөгөөд энэ нь өндөр температурт нүүрстөрөгчтэй ангижруулж, түүхий цахиур гаргаж авдаг бөгөөд дараа нь бүсийн цэвэршүүлэлт эсвэл бусад цэвэршүүлэх аргаар цэвэршүүлдэг.
Цахиураас гадна металлургийн судалгаагаар перовскит зэрэг өөр материалыг боловсруулж байгаа бөгөөд энэ нь улам бүр түгээмэл болж байна. Хэдийгээр судалгааны шатандаа явж байгаа ч энэ материал нь уламжлалт цахиуртай харьцуулахад үр ашгийн мэдэгдэхүйц сайжирсан бөгөөд үйлдвэрлэлийн зардлыг бууруулах боломжтой.
Салхин турбин ба металлурги
Салхины эрчим хүч бол ногоон эрчим хүч рүү шилжихэд улам бүр чухал болж буй сэргээгдэх эрчим хүчний өөр нэг хэлбэр юм. Орчин үеийн салхин турбинууд нь оновчтой гүйцэтгэл, урт хугацааны бат бөх чанарыг хангахын тулд янз бүрийн металл ашигладаг. Ир, гол, генератор зэрэг эд ангиуд нь өндөр бат бэх, зэврэлтэнд тэсвэртэй, ядралд тэсвэртэй гэх мэт тодорхой механик шинж чанартай материал шаарддаг.
Сэнсийг ихэвчлэн бат бэх болон жинг тэнцвэржүүлэхийн тулд нүүрстөрөгч эсвэл шилэн ширхэгээр бэхжүүлсэн нийлмэл материалаар хийдэг. Гэсэн хэдий ч генераторын гол болон байнгын соронз зэрэг эд ангиудад зэвэрдэггүй ган, неодим-төмөр-бор (NdFeB) хайлш зэрэг металл шаардлагатай байдаг.
Металлурги нь эдгээр металл хайлшийг оновчтой болгох замаар эрс тэс орчин болон механик элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. Металлурги технологи нь мөн ашиглалтаас гарсан салхин турбинуудаас ховор шороон металлыг дахин боловсруулахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд сэргээгдэх эрчим хүчний салбарын тогтвортой байдлын зарчмуудыг дэмждэг.
Биомассаас гаргаж авсан энерги
Биомасс нь мод, ургамал, органик хаягдал зэрэг биологийн материалаас гаргаж авсан сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэр юм. Металлурги нь биомассын шаталтын реактор болон бусад боловсруулах системийн зураг төсөл, барилга байгууламжид чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр реакторуудад ашигласан металлууд нь биомассын түлшнээс үүдэлтэй өндөр температур, химийн элэгдэл, урагдалтыг тэсвэрлэх ёстой.
Биомасс шаталтын реакторуудыг барихад өндөр температурт исэлдэлт болон зэврэлтэнд тэсвэртэй INCONEL болон Hastelloy хайлш зэрэг материалыг ихэвчлэн ашигладаг. Мөн гадаргууг бүрэх аргыг материалын хүнд нөхцөлд тэсвэртэй байдлыг сайжруулахад ашигладаг.
Геотермаль эрчим хүчний металлурги
Геотермаль энерги гэдэг нь дэлхийн царцдаст хадгалагдсан дулаанаас үүссэн энерги юм. Энэ технологи нь дулааны эх үүсвэрт хүрэхийн тулд ихэвчлэн маш их зэврэлт болон зүлгүүрийн нөхцөлд маш гүнд өрөмдлөг шаарддаг. Тиймээс ашигласан материал нь эдгээр нөхцөлд онцгой тэсвэртэй байх ёстой.
Никель суурьтай хайлш болон зэвэрдэггүй ган нь дулааны хоолой болон өрөмдлөгийн багаж хэрэгслийн түгээмэл сонголт юм. Металлурги нь зэврэлтээс хамгаалах чадварыг сайжруулж, эрс тэс орчинд аюулгүй, үр ашигтай ажиллахад шаардлагатай механик бат бөх чанарыг хангахын тулд эдгээр хайлшийг хөгжүүлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэсэн.
Дэвшилтэт материалын инноваци
Металлурги нь сэргээгдэх эрчим хүчний системийн үр ашиг, урт наслалтыг сайжруулахад туслах дэвшилтэт материалын инновацид хувь нэмэр оруулсаар байна. Жишээлбэл, хэт дамжуулагч материалыг хөгжүүлэх нь цахилгаан дамжуулах явцад эрчим хүчний алдагдлыг бууруулж чаддаг бол нанотехнологи нь уламжлалт аргаар олж авах боломжгүй шинэ шинж чанартай материалыг үйлдвэрлэх боломжтой.
Супер хайлш буюу хэт өндөр температур, зэврэлт, исэлдэлтэд онцгой өндөр тэсвэртэй металл хайлшийг сэргээгдэх эрчим хүчний технологийн янз бүрийн талбарт ашиглаж эхэлж байна. Жишээлбэл, никель болон кобальт дээр суурилсан супер хайлш нь хийн турбин болон цахилгаан станцуудын гүйцэтгэл, найдвартай байдлыг сайжруулах ихээхэн боломжтой.
Дүгнэлт
Металлурги нь сэргээгдэх эрчим хүчний технологийг хөгжүүлэх, боловсронгуй болгоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Нарны хавтангийн цахиурыг цэвэршүүлэхээс эхлээд салхин турбинд зориулсан металл хайлш боловсруулах, биомассын реактор зохион бүтээх, тэр ч байтугай геотермаль цахилгаан станцын эрс тэс нөхцөлд материалыг тохируулах хүртэл энэхүү шинжлэх ухааны хувь нэмрийг үл тоомсорлож болохгүй.
Металлургийн салбарын судалгаа, инновацийн тасралтгүй хөгжлийг дагаад сэргээгдэх эрчим хүчний ирээдүй улам бүр гэрэл гэгээтэй харагдаж байна. Илүү үр ашигтай, бат бөх, хэмнэлттэй шинэ металл, хайлшууд гарч ирсээр байх бөгөөд энэ нь илүү тогтвортой, байгаль орчинд ээлтэй эрчим хүчний технологийг хөгжүүлэхэд түлхэц болно.
Цэвэр эрчим хүч рүү шилжих дэлхийн хүчин чармайлтад металлургийн хувь нэмэр зайлшгүй чухал суурь болж, технологийн хил хязгаарыг тэлж, эрчим хүчний үйлдвэрлэл, хэрэглээний шинэ эрин үеийг эхлүүлэх замыг нээж байна.
