厲害了！石墨（mò）烯塗層可將火力發電廠效率提高2-3%！

厲害了！石墨烯塗層可將（jiāng）火力發電廠（chǎng）效率提高2-3%！

　世界上大多數電廠發電裝置，無論是（shì）由煤炭、天（tiān）然氣、或核裂變發電，都（dōu）是通過（guò）驅動渦輪產生蒸汽發電。蒸（zhēng）汽冷凝成水，再次循環使用。但冷凝器收集蒸汽效率非（fēi）常低，提高收集效率有利於全麵提高發電廠的發電效率。

現在，麻省理工學院（MIT）的一組研究人（rén）員想出了一種新方法，將這項冷凝器表麵塗上一層石墨烯，隻有一個原（yuán）子那麽厚，他們發現，這個方法使可以發電廠的凝結換熱係數提高四（sì）倍，以（yǐ）後（hòu）可能（néng）達到更高（gāo）。與聚合物塗料不同,實驗證明，石墨烯塗層非常耐用。

　　這項研（yán）究（jiū）成果由麻省理工學院（yuàn）研究生Daniel Preston，Evelyn Wang教授 、Jing Kong教授（shòu）以及其他（tā）兩位教授發表（biǎo）在Nano Letters上。根據電力科學研究院的數據，Preston表示，改善冷凝器傳熱，僅僅是在電力生產周期的一（yī）個步驟，但是能使電廠效率整體提高2 - 3%，這對全球碳排放足以造成重大改善，這種發電廠代表了（le）世界上絕大多數的發電狀況。他（tā）說道：“這項研究可以為電廠每年節省數百萬美元。”

　　在（zài）冷凝（níng）器控（kòng）製方麵，有兩（liǎng）種基本方法——這可能采取盤繞金屬管（guǎn）的形式，通常由銅製成，並與蒸汽流接觸。在某些情況下，蒸汽冷凝形成一（yī）層很薄的水覆蓋在表麵；在其它情況下，由於重力作用，會形成水滴（dī）懸掛在表（biǎo）麵。

　　Preston表示，當蒸汽形成薄（báo）膜時，會（huì）阻礙傳熱（rè），從而降低冷凝效（xiào）率（lǜ）。因此，許多研究都（dōu）致力（lì）於通過讓冷凝器管具有撥水性從而增（zēng）強冷凝器管表麵液滴的形成能力。

　　塗層常常使用聚合物塗料，但是這些往往會急劇降低發電廠的溫度（dù）和（hé）濕度。當（dāng）塗料慢慢變少直至全無，這一過（guò）程本身就會阻礙傳熱（rè）。

　　Preston表示：“我們認為石墨（mò）烯是有用的，因為我們知道石（shí）墨烯具有疏水性。” 所以他和他的同事們決定在典型的（de）電廠環境（jìng）下（100攝氏度的純水蒸（zhēng）汽環境中）測試石墨烯的疏水能力以及它的耐久性。

　　他們發現，與形成（chéng）冷凝水的表麵（如未塗層金屬）相比（bǐ），石（shí）墨（mò）烯的單原子厚的（de）塗層的確能使熱（rè）傳導率提高四倍。進一步（bù）的計算表明，優化溫度差異可以使效率（lǜ）提高5到（dào）7倍。研究還表明，在這種情（qíng）況下整整兩周後，石墨烯（xī）的（de）性能沒有退化跡象。

　　通過對比，Preston表示，利用常規疏水塗料的類似測試表明，塗料在三個小時內就（jiù）開始（shǐ）退化，12個小時內完（wán）全失效。

　　Preston表示，由於這個過（guò）程（chéng）中需要在銅表麵塗上石墨烯，因此被稱為化（huà）學汽相澱積，這（zhè）個新方法已經得到廣泛測試，且即將於短短一年的時間內，在現實條件下測（cè）試（shì）。這個（gè）過程（chéng）應該很容易使（shǐ）發電廠裝置大（dà）小的冷凝器線圈（quān）變得可伸縮。

　　研究過疏水表麵冷凝性（xìng）的弗吉尼亞理工大學（xué）（Virginia Tech）生物醫學工程係助理教授Jonathan Boreyko，他並未（wèi）參與這項研究，但（dàn）他表示：“這項工作非常重（chóng）要，因為據我所知，這是第一次關於具有單層表麵塗層的持久滴狀冷凝性（xìng）的研究。這（zhè）些研究（jiū）成果某種程度上令人震驚，而且讓人（rén）倍感興奮。”

　　“這個方法如（rú）果能通過更（gèng）多的測試，就（jiù）能有效提高發電廠以及其它利用冷凝器（qì）係統的效率。” （科學之家，譯審：Y Li）（本文轉載自募格學（xué）術）

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