පුනර්ජනනීය බලශක්ති නිෂ්පාදනයේ ලෝහ විද්‍යාවේ වැදගත්කම
පුනර්ජනනීය බලශක්තියට මාරුවීම බොහෝ විට සාකච්ඡා කරනු ලබන්නේ උත්පාදන තාක්ෂණය - වැඩි වැඩියෙන් කාර්යක්ෂම සූර්ය පැනල, නිරන්තරයෙන් උස සුළං ටර්බයින හෝ නිරන්තරයෙන් වැඩි වන බලශක්ති ඝනත්වයකින් යුත් බැටරි - ආශ්‍රිතව ය. නමුත් බොහෝ විට නොසලකා හරින පදනමක් තිබේ: ලෝහ විද්‍යාව, නිස්සාරණය, පිරිපහදු කිරීම, මිශ්‍ර ලෝහ කිරීම, තාප පිරියම් කිරීම සහ ලෝහ සහ ඒ ආශ්‍රිත ද්‍රව්‍යවල හැසිරීම. ජනනය වන සෑම මෙගාවොට් හරිත විදුලිය පිටුපසම සංරචකයක් විඛාදනයට ඔරොත්තු දෙන, බරට ඔරොත්තු දීමට තරම් ශක්තිමත්ද, අධික උෂ්ණත්වවලදී ක්‍රියා කිරීමට හැකියාව තිබේද සහ මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනය සඳහා ආර්ථිකමයද යන්න තීරණය කරන ලෝහ විද්‍යාත්මක තීරණ මාලාවක් ඇත. වෙනත් වචන වලින් කිවහොත්, පුනර්ජනනීය බලශක්තියේ සාර්ථකත්වය "ශක්තිය ග්‍රහණය කරගන්නේ කෙසේද" යන්න පමණක් නොව, දිගු කාලීනව "කොයි ද්‍රව්‍ය කල් පවතින අතර කාර්යක්ෂමව ක්‍රියා කරයිද" යන්න ගැන ද වේ.
පුනර්ජනනීය බලශක්ති යටිතල පහසුකම්වල කොඳු නාරටිය ලෙස ලෝහ විද්‍යාව
පුනර්ජනනීය බලශක්තිය සඳහා විශාල, දිගුකාලීන යටිතල පහසුකම් අවශ්‍ය වේ: අක්වෙරළ සුළං බලාගාර, අධි වෝල්ටීයතා සම්ප්‍රේෂණ මාර්ග, බලශක්ති ගබඩා පද්ධති සහ හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදන පහසුකම්. මේ සියල්ල ලෝහ - වානේ, ඇලුමිනියම්, තඹ, නිකල්, ටයිටේනියම් සහ දුර්ලභ පෘථිවි මූලද්‍රව්‍ය - මත රඳා පවතී - ඒවා දැඩි නිර්ණායක සපුරාලිය යුතුය: යාන්ත්‍රික ශක්තිය, තෙහෙට්ටුවට ප්‍රතිරෝධය, විඛාදනයට ප්‍රතිරෝධය, විද්‍යුත් සන්නායකතාවය සහ නිෂ්පාදනයේ පහසුව.
ලෝහ විද්‍යාව මුල් අවධියේ සිටම කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි, එනම් නිෂ්පාදන මාර්ගය තෝරා ගැනීම: සංරචකය වාත්තු කිරීම, ව්‍යාජ ලෙස සකස් කිරීම, වෙල්ඩින් කිරීම, කුඩු ලෝහ විද්‍යාව හෝ ආකලන නිෂ්පාදනය (3D මුද්රණය) මගින් සාදා තිබේද යන්න. සෑම මාර්ගයක්ම ලෝහයේ ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහයට (ධාන්‍ය ප්‍රමාණය, අදියර, වර්ෂාපතනය) බලපාන අතර එය අවසානයේ කාර්ය සාධනය තීරණය කරයි. උදාහරණයක් ලෙස, ටර්බයින් පතුවළ සහ අධි පීඩන බෝල්ට් වල තෙහෙට්ටුවට ප්‍රතිරෝධය වැඩි දියුණු කිරීම සැලසුම් මානයන් මත පමණක් නොව ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය සහ අභ්‍යන්තර දෝෂ පාලනය මත ද රඳා පවතී.
සුළං ටර්බයිනවල ලෝහ විද්‍යාවේ කාර්යභාරය: කුළුණේ සිට උත්පාදක යන්ත්‍රය දක්වා
සුළං ටර්බයින යනු ලෝහ විද්‍යාව විශ්වසනීයත්වය තීරණය කරන ආකාරය පිළිබඳ පැහැදිලි උදාහරණයකි. කුළුණු සහ අත්තිවාරම් වානේ සඳහා බහුලව භාවිතා වන්නේ එය ශක්තිමත් සහ සාපේක්ෂව මිල අඩු බැවිනි. නමුත් ටර්බයිනවල මෙහෙයුම් පරිසරය - විශේෂයෙන් අක්වෙරළ - ඉතා ආක්‍රමණශීලී ය: මුහුදු ජලය, තෙත්-වියළි චක්‍ර සහ ගතික බර. වානේ සංයුතිය තෝරා ගැනීම, මිශ්‍ර ලෝහ නිර්මාණය, වෙල්ඩින් ක්‍රියා පටිපාටි සහ ආලේපන, ගැල්වනයිස් කිරීම හෝ කැතෝඩික් පද්ධති වැනි විඛාදන ආරක්ෂණ උපාය මාර්ග ඇතුළුව ලෝහ විද්‍යාව ක්‍රියාත්මක වන්නේ මෙහිදීය.
වඩාත්ම තීරණාත්මක සංරචක වන්නේ ගියර් පෙට්ටි, බෙයාරිං සහ පතුවළ වන අතර, ඒවායේ මෙහෙයුම් කාලය තුළ මිලියන ගණනක් නැවත නැවත බර පැටවීම් අත්විඳිති. වානේ ගුණාත්මකභාවය නොගැලපේ නම් හෝ තාප පිරියම් කිරීම සුදුසු නොවේ නම්, වෙහෙසට පත්වීම අසාර්ථක විය හැකිය. ලෝහ විද්‍යාවට ද්‍රව්‍යයේ හරය තද බව කැප නොකර දෘඪතාව සහ ඇඳුම් ප්‍රතිරෝධය වැඩි කිරීම සඳහා කාබයිසයිස් කිරීම, නයිට්‍රයිඩින් කිරීම හෝ මතුපිට ප්‍රතිකාර වැනි දේවල් ඇතුළත් වේ. තවද, නවීන ජනක යන්ත්‍ර සඳහා සමහර සැලසුම්වල ස්ථිර චුම්බක අවශ්‍ය වන අතර, ඒවා බොහෝ විට දුර්ලභ පෘථිවි මූලද්‍රව්‍ය (උදා: නියෝඩියමියම්) මත රඳා පවතී. පිරිපහදු කිරීම, චුම්බක මිශ්‍ර ලෝහ නිෂ්පාදනය කිරීම සහ තීරණාත්මක ද්‍රව්‍ය සැපයුම් මත යැපීම අඩු කිරීම සඳහා විකල්ප සංවර්ධනය කිරීමේදී ලෝහ විද්‍යාත්මක අභියෝග මතු වේ.
සූර්ය පැනල සහ ලෝහ විද්‍යාව: එය සිලිකන් ගැන පමණක් නොවේ.
ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා විද්‍යාව ගැන සාකච්ඡා කරන විට, මිනිසුන් බොහෝ විට සිලිකන් කෙරෙහි අවධානය යොමු කරයි. කෙසේ වෙතත්, සමහර ස්ථර සහ සංරචකවල ලෝහ විද්‍යාව තීරණාත්මකව පවතී. එහි සැහැල්ලු බර සහ විඛාදන ප්‍රතිරෝධය හේතුවෙන් මොඩියුල රාමු සඳහා ඇලුමිනියම් බහුලව භාවිතා වේ. තඹ විද්‍යුත් සන්නායකතාවයේ කාර්යභාරයක් ඉටු කරන අතර, රිදී තවමත් සමහර සූර්ය කෝෂ තාක්ෂණයන්හි ස්පර්ශක ද්‍රව්‍යයක් ලෙස භාවිතා කරයි (පිරිවැය හේතුවෙන් කර්මාන්තය එහි භාවිතය අඩු කිරීමට කටයුතු කරමින් සිටියද). ලෝහ පේස්ට් සූත්‍රගත කිරීම, සින්ටර් කිරීමේ තාක්ෂණය හෝ මතුපිට ආලේපනයේ ඕනෑම වෙනසක් මොඩියුලයේ ප්‍රතිරෝධය, කාර්යක්ෂමතාව සහ ආයු කාලය කෙරෙහි බලපාන ලෝහ විද්‍යාත්මක ගැටළුවකි.
මීට අමතරව, මහා පරිමාණ සූර්ය පද්ධති සඳහා දශක ගණනාවක් තිස්සේ මූලද්‍රව්‍යවලට නිරාවරණය වන ආධාරක ව්‍යුහයන් සහ ට්‍රැකර් අවශ්‍ය වේ. ලෝහ විද්‍යාව නිවැරදි ව්‍යුහාත්මක වානේ, සුදුසු විඛාදන ආරක්ෂාව සහ ආරක්ෂාවට හානියක් නොවන පරිදි අඩු පිරිවැයක් සහතික කරන නිෂ්පාදන ක්‍රම තෝරා ගැනීමට උපකාරී වේ.
බැටරි සහ බලශක්ති ගබඩා කිරීම: විද්‍යුත් රසායන විද්‍යාවේ හදවතේ ලෝහ විද්‍යාව.
සූර්ය හා සුළං බලයේ වරින් වර සිදුවන ස්වභාවය නිසා පුනර්ජනනීය බලශක්ති සංක්‍රාන්තිය සඳහා බලශක්ති ගබඩා කිරීම යතුරයි. ලිතියම්-අයන බැටරි වලදී, ලෝහ විද්‍යාවට නිකල්, කොබෝල්ට් සහ මැංගනීස් මත පදනම් වූ කැතෝඩ ද්‍රව්‍ය, තඹ සහ ඇලුමිනියම් ධාරා එකතු කරන්නන් සහ ආවරණ සහ සම්බන්ධක භාවිතය ඇතුළත් වේ. ක්‍රියාකාරී ද්‍රව්‍යවල සංශුද්ධතාවය සහ ස්ඵටික ව්‍යුහය පාලනය කිරීම ධාරිතාව, තාප ස්ථායිතාව සහ චක්‍ර ආයු කාලය සඳහා ඉතා වැදගත් වේ.
තවද, බැටරි ප්‍රතිචක්‍රීකරණය හරහා තිරසාරභාවය පිළිබඳ ගැටළු සඳහා ලෝහ විද්‍යාව කේන්ද්‍රීය වේ. නිකල්, කොබෝල්ට් සහ තඹ වැනි වටිනා ලෝහ නැවත ලබා ගැනීම සඳහා පිරොමෙටලර්ජි (දිය කිරීම) සහ ජල ලෝහ විද්‍යාව (රසායනික කාන්දු වීම) ක්‍රියාවලීන් භාවිතා කරයි. ලෝහ විද්‍යාත්මක නවෝත්පාදනයන් ප්‍රතිසාධන අනුපාත වැඩි කිරීමට, ක්‍රියාවලි ශක්තිය අඩු කිරීමට සහ අන්තරායකර අපද්‍රව්‍ය අඩු කිරීමට හැකිය. ආයු කාලය අවසන් වන බැටරි ගණන වැඩි වන විට, චක්‍රලේඛ සැපයුම් දාම ගොඩනැගීමේදී ලෝහ විද්‍යාත්මක හැකියාවන් වඩ වඩාත් වැදගත් වේ.
හරිත හයිඩ්‍රජන්: විඛාදනයට ඔරොත්තු දෙන සහ බිඳෙනසුලු හයිඩ්‍රජන් ද්‍රව්‍ය
පුනර්ජනනීය විදුලිය භාවිතයෙන් ජලයේ විද්‍යුත් විච්ඡේදනය මගින් නිපදවන හරිත හයිඩ්‍රජන්, බර කර්මාන්ත සහ දිගු දුර ප්‍රවාහනය වැනි විද්‍යුත්කරණය කිරීමට අපහසු අංශ සඳහා විසඳුමක් ලෙස සැලකේ. කෙසේ වෙතත්, හයිඩ්‍රජන් බරපතල ද්‍රව්‍යමය අභියෝග ඉදිරිපත් කරයි, ඉන් එකක් වන්නේ හයිඩ්‍රජන් ඛාදනය (හයිඩ්‍රජන් විනිවිද යාම හේතුවෙන් බිඳෙනසුලු අසාර්ථකත්වය) ය. පයිප්ප, ටැංකි, කපාට සහ විද්‍යුත් විච්ඡේදක සංරචක හයිඩ්‍රජන් බහුල පරිසරයන්, අධි පීඩන සහ බොහෝ විට විඛාදන තත්වයන්ට ඔරොත්තු දිය හැකි ද්‍රව්‍ය වලින් සෑදිය යුතුය.
ලෝහ විද්‍යාව නිවැරදි මිශ්‍ර ලෝහය (උදා: නිශ්චිත වානේ, මල නොබැඳෙන වානේ හෝ නිකල් මිශ්‍ර ලෝහ) තෝරා ගැනීමට, තාප පිරියම් කිරීම් නියාමනය කිරීමට සහ හයිඩ්‍රජන් විසරණය අඩු කරන ආලේපන සහ ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහ සැලසුම් සංවර්ධනය කිරීමට උපකාරී වේ. විද්‍යුත් විච්ඡේදක පැත්තෙන්, උත්ප්‍රේරක සහ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍ය තෝරා ගැනීම - සමහර තාක්ෂණයන්හි වටිනා ලෝහ ඇතුළුව - කාර්ය සාධනය සහ පිරිවැය සමතුලිත කිරීම සඳහා ද්‍රව්‍ය විද්‍යාව සහ ලෝහ විද්‍යාව සමඟ සමීපව සම්බන්ධ වේ.
විද්‍යුත් සහ සම්ප්‍රේෂණ ජාල: සන්නායකතාවය, ශක්තිය සහ ඔරොත්තු දීමේ හැකියාව
පුනර්ජනනීය බලශක්තිය සඳහා නිෂ්පාදන ස්ථාන වලින් (බොහෝ විට බර මධ්‍යස්ථාන වලින් බොහෝ දුරින්) විදුලිය සම්ප්‍රේෂණය කිරීම සඳහා වඩාත් පුළුල් හා ශක්තිමත් විදුලි ජාලයක් අවශ්‍ය වේ. තඹ සහ ඇලුමිනියම් සන්නායක ලෙස ප්‍රමුඛ කාර්යභාරයක් ඉටු කරන්නේ මෙහිදීය. ලෝහ විද්‍යාව සන්නායකතාවය සහ ආතන්ය ශක්තිය අතර හුවමාරුව නියම කරයි, විශේෂයෙන් යාන්ත්‍රික බර, උෂ්ණත්ව වෙනස්වීම් සහ පාරිසරික විඛාදනයට ඔරොත්තු දිය යුතු උඩිස් කේබල් වල.
ට්‍රාන්ස්ෆෝමර්, ජනක යන්ත්‍ර සහ මෝටර ද උසස් තත්ත්වයේ චුම්බක සහ සන්නායක ද්‍රව්‍ය මත රඳා පවතී. ප්‍රශස්ත ස්ඵටික වයනය සහිත විද්‍යුත් වානේ සංවර්ධනය කිරීම හරහා මූලික පාඩු අඩු කිරීමෙන් ලෝහ විද්‍යාව කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීමට උපකාරී වේ.
හරිත ලෝහ විද්‍යාව හරහා කාබන් පියසටහන අඩු කිරීම
උත්ප්‍රාසාත්මක ලෙස, සාම්ප්‍රදායික ලෝහ නිෂ්පාදනය - විශේෂයෙන් වානේ සහ ඇලුමිනියම් - ගෝලීය විමෝචනයට සැලකිය යුතු ලෙස දායක වේ. එබැවින්, ද්‍රව්‍ය කර්මාන්තය "පිරිසිදු කිරීමේ" දී ලෝහ විද්‍යාව ද කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. අඩු කාබන් වානේ, හයිඩ්‍රජන් ප්‍රතිඔක්සිකාරකයක් ලෙස භාවිතා කිරීම, උදුන කාර්යක්ෂමතාව වැඩි කිරීම සහ උණු කිරීමේ ක්‍රියාවලිය විද්‍යුත්කරණය කිරීම වැනි නවෝත්පාදනයන් ඉතා වැදගත් වේ. ඒ හා සමානව, ඇලුමිනියම් සඳහා, විද්‍යුත් විච්ඡේදක කාර්යක්ෂමතාව වැඩි කිරීම සහ පුනර්ජනනීය විදුලිය භාවිතා කිරීම නිෂ්පාදනයේ ටොන් එකකට කාබන් තීව්‍රතාවය විශාල ලෙස අඩු කළ හැකිය.
නවීන ලෝහ විද්‍යාව ප්‍රතිචක්‍රීකරණය සඳහා නිර්මාණය දිරිමත් කරයි: වෙන් කිරීමට පහසු මිශ්‍ර ලෝහ තෝරා ගැනීම, දූෂක අඩු කිරීම සහ ගුණාත්මක භාවයට හානියක් නොවන පරිදි සීරීම් භාවිතය උපරිම කිරීම. පුනර්ජනනීය බලශක්ති යටිතල පහසුකම් සඳහා විශාල ද්‍රව්‍ය ප්‍රමාණයක් අවශ්‍ය වන බැවින්, ලෝහ විද්‍යා අංශයේ කාර්යක්ෂමතාවයේ සහ චක්‍රලේඛයේ සෑම වැඩිවීමක්ම පද්ධතිමය බලපෑමක් ඇති කරයි.
සැපයුම් දාමය සහ තීරණාත්මක ද්‍රව්‍ය ඔරොත්තු දීමේ හැකියාව
බොහෝ පුනර්ජනනීය බලශක්ති තාක්ෂණයන් සඳහා සැපයුම බිඳෙන සුළු ද්‍රව්‍ය අවශ්‍ය වේ - ඒවා නිශ්චිත කලාපවල සංකේන්ද්‍රණය වී ඇති නිසා, පිරිපහදු කිරීමේ ක්‍රියාවලිය සංකීර්ණ නිසා හෝ පාරිසරික බලපෑම සැලකිය යුතු නිසා. ලෝහ විද්‍යාව මෙම ගැටළු විසඳීමට මාර්ග දෙකක් හරහා උපකාරී වේ: ආදේශනය (විකල්ප මිශ්‍ර ලෝහ හෝ ද්‍රව්‍ය සංවර්ධනය කිරීම) සහ වඩාත් කාර්යක්ෂම සැකසුම් (අස්වැන්න වැඩි කිරීම, අධික සංශුද්ධතා අවශ්‍යතා අඩු කිරීම හෝ පිරිපහදු කිරීම වැඩි දියුණු කිරීම).
උදාහරණයක් ලෙස, කාර්ය සාධනය කැප නොකර චුම්බක, උත්ප්‍රේරක සහ බැටරි වල මිල අධික හෝ දුර්ලභ ලෝහ භාවිතය අඩු කිරීම සඳහා පර්යේෂණ සිදුවෙමින් පවතී. මේ අතර, වෙන් කිරීමේ සහ පිරිපහදු කිරීමේ තාක්ෂණයේ වැඩිදියුණු කිරීම් අඩු ශ්‍රේණියේ ලෝපස් සහ ද්විතියික ප්‍රභවයන් (ඊ-අපද්‍රව්‍ය, කාර්මික අපද්‍රව්‍ය) භාවිතයට පහසුකම් සපයයි, එමඟින් නව පතල් මත යැපීම අඩු කරයි.
වසා දැමීම
පුනර්ජනනීය බලශක්තිය අර්ථ දැක්වෙන්නේ බලශක්ති උත්පාදනයේ නවෝත්පාදනයන් මගින් පමණක් නොව, ද්‍රව්‍ය ආරක්ෂිතව, කාර්යක්ෂමව සහ කල් පවතින ලෙස ක්‍රියා කිරීමේ හැකියාව මගිනි. ලෝහ විද්‍යාව සෑම අදියරකදීම පාහේ පවතී: ටර්බයින් කුළුණු වානේ මිශ්‍ර ලෝහ, උත්පාදක චුම්බක, සූර්ය පැනල රාමු, බැටරි ද්‍රව්‍ය සහ ප්‍රතිචක්‍රීකරණය, හයිඩ්‍රජන් පයිප්ප සහ ටැංකි දක්වා. එය හරිත තාක්ෂණයන්හි කාර්ය සාධනය, පිරිවැය, විශ්වසනීයත්වය සහ පාරිසරික බලපෑම තීරණය කරයි.
ගෝලීය කාබන්හරණය කිරීමේ ඉලක්ක වැඩි වන විට, විශේෂිත ලෝහ සහ මිශ්‍ර ලෝහ සඳහා ඇති ඉල්ලුම අඛණ්ඩව ඉහළ යනු ඇත. එබැවින්, ප්‍රතිචක්‍රීකරණය කරන ලද සහ අඩු කාබන් ලෝහ විද්‍යාව ඇතුළුව ලෝහ විද්‍යාත්මක පර්යේෂණ සඳහා ආයෝජනය කිරීම හුදෙක් ආධාරකයක් පමණක් නොව, වේගවත්, දැරිය හැකි සහ තිරසාර පුනර්ජනනීය බලශක්ති සංක්‍රාන්තියක් සහතික කිරීමේ ප්‍රධාන සාධකයකි. පුනර්ජනනීය බලශක්තිය අනාගතය නම්, ලෝහ විද්‍යාව එයට පාදක වන වැදගත්ම අත්තිවාරමකි.
