Forskningsgenombrott för framtidens energisystem

| Av Christer Åkerlundh | Tipsa redaktionen

Forskare på Chalmers har nått ett genombrott för förståelsen av hur korrosion går till i legeringar vid hög temperatur. Det har stor betydelse för framtidens energisystem.

Att utveckla legeringar som tål hög värme utan att korrodera är en nyckelutmaning inom många områden. Det gäller till exempel teknik för förnybar energi såsom ”grön” el från biomassa, fastoxid-bränsleceller och koncentrerad solenergi, liksom teknik för jetmotorer, petrokemi och materialbearbetning.

Läs också: Satsning på AI-forskning

Alla metaller som används vid hög temperatur reagerar spontant med omgivningen och bildar till exempel oxider, karbider och nitrider. Om de reaktionerna fortgår obehindrat så korroderar materialet mycket snabbt sönder. Därför innehåller alla högtemperaturlegeringar vissa element, särskilt krom och aluminium, som bildar skyddande skikt av kromoxid respektive aluminiumoxid på ytan.

Dessa skyddande ”oxidskal” växer långsamt och spelar en avgörande roll genom att förhindra att metallerna korroderar sönder. Därför handlar all forskning om högtemperaturkorrosion om hur dessa skyddande oxidskal bildas, hur de tillväxer och hur och varför de ibland inte förmår skydda metallen.

I en artikel i Nature Materials besvaras två klassiska frågeställningar inom området. Den ena gäller de mycket små tillsatser av så kallade reaktiva element (RE) – ofta yttrium och zirkonium – som finns i alla högtemperaturlegeringar. Den andra frågeställningen handlar om vattenångans roll.

– Legeringarnas prestanda förbättras oerhört när man tillsätter reaktiva element. Men varför det är så har ingen hittills kunnat visa i detalj. Man har heller inte riktigt förstått vattenångans roll, som alltid är närvarande i miljön. Vår artikel presenterar ett helt nytt koncept för att förstå dessa två centrala frågor om det skyddande oxidskalet, säger Nooshin Mortazavi, fysikforskare på Chalmers och försteförfattare till artikeln i Nature Materials.

Läs också: Kraftfull satsning inom AI

Forskarna visar att de reaktiva elementens roll och vattnets betydelse är sammanlänkade. Närvaron av yttriumoxid gör att aluminiumoxid till en början blir genomsläpplig för vatten, och kombinationen av yttriumoxid och vattenånga ger därmed ett snabbväxande skikt av nanokristallin aluminiumoxid som efterhand omvandlas till ett skyddande aluminiumoxidskal.

– Artikeln ifrågasätter flera etablerade ”sanningar” inom korrosionsvetenskapen, och ger en ny förståelse som öppnar upp för nya forskningsidéer och strategier för att utveckla bättre legeringar, säger medförfattaren Lars-Gunnar Johansson, professor i oorganisk kemi och föreståndare för Kompetenscentrum för högtemperaturkorrosion (HTC) på Chalmers.

– Alla inom högtemperaturbranschen har väntat på den här upptäckten, säger Nooshin Mortazavi. Den innebär ett paradigmskifte inom forskningsfältet, i och med att vi etablerar nya principer för att förstå nedbrytningsmekanismerna för en hel materialklass.

Chalmersforskarna presenterar dessutom en ny idé för att öka tåligheten hos legeringar inom befintliga tillverkningssystem. De har upptäckt att RE-tillsatserna i de undersökta legeringarna förekommer som oxid-nanopartiklar och att partiklarnas storleksfördelning är kritisk. Alltför stora RE-partiklar orsakar sprickor i det skyddande aluminiumoxidskiktet, så att korrosiva gaser läcker in till legeringen som snabbt korroderar. Forskarna visar att det går att skapa ett mer skyddande oxidskal genom att reglera RE-partiklarnas storleksfördelning.

 



Håll dig uppdaterad med UochD
Är du prenumerant? Bli prenumerant

Med en prenumeration får du obegränsad tillgång till webbtidningen. Läs webbtidningen online.


Skriv din kommentar
Inläggen nedan modereras inte i förväg och omfattas därmed inte av webbplatsens utgivningsbevis.
Startsidan just nu

Gotlands elförsörjning granskas

Efter minst tolv strömavbrott i augusti-september granskar nu Energimarknadsmyndigheten elleveranserna till Gotland.

Nätverksguider för ökad digital säkerhet

Rockwell och Cisco har släppt nya nätverksguider som ska hjälpa företag att förverkliga drömmen om industriell IoT med gällande industrisäkerhetspraxis.

Hjälper Preem under underhållsstopp

Volvo Cars bilfabrik moderniseras

Schneider Electric ska uppgradera automationssystemet hos Volvo Cars bilfabrik i Olofström för att bland annat göra det lätt för driftteknikerna att kunna övervaka och styra processer och fastigheter från mobiler/surfplattor.

Säkrar framtida vattenförsörjning

Trollhättan Energi ska trygga framtidens vattenförsörjning genom att bygga ett nytt vattenverk med råvattenintag i Vänern.

Nyhetsbrev

3D Center ökar tillgängligheten för den additiva tillverkningsmetoden

Arkiv

Får topplacering i rapport

Tidigare i år utsågs ServiceNow till världens mest innovativa företag av Forbes. Nu får ServiceNow ännu en topplacering.

Rapsolja sänker utsläppen

Svenska kraftnät förstärker reserv

Företagsförvärv för ökat datadrivet beslutsstöd

Samarbete för smartare användande av elnätet

Underhållsstopp på Smurfit Kappa

Plus

Samarbete mot förfalskningar

Det kan orsaka trasiga maskiner som ger stillestånd i produktionen och därmed förlust av pengar. I värsta fall kan det även orsaka personskador. Det handlar om förfalskade produkter till exempel reservdelar till maskiner eller kullager.

Varvskoncern investerar i mätutrustning

”Det sämsta jag har sett!”

Gotlands elnät döms ut helt i en ny besiktning, skriver helagotland.se.

De skapar etikpanel för artificiell intelligens

Som första europeiska teknikbolag har SAP i dag presenterat riktlinjer för artificiell intelligens, AI, och inrättat en extern rådgivande panel för AI-etik.

Unik mötesplats för va-frågor

Den 13–14 mars 2019 äger den årliga nationella konferensen Vatten Avlopp Kretslopp rum på Hotel Tylösand.

Kullager sparar pengar åt djurfodertillverkare

Ytskydd
De erbjuder industrin slitskydd

AR och VR blir snart vardagsmat

Nytt samarbete för smartare arbete

Storsatsning på elnätet

Nu ska kunskap om framtidens elsystem spridas

Mässor som lockar stora som små

Trots ett ovanligt intensivt mässår är intresset för Scanautomatic och Processteknik, på Svenska Mässan i Göteborg i oktober, stort.

AkzoNobel förlänger underhållsavtal

Får uppdrag av Stockholms läns landsting

Workshop om nyckeltal

Sverull ElektroDynamo väljer huvudleverantör av tätningar

Siemens i samarbete om tillståndsövervakning

Seminarium om stål

1

Jurist ska utreda järnvägsunderhållet

Tecknar ramavtal med Göteborg Energi

Siemens i affär värd en halv miljard

Nomo etablerar sig i Norge

Forskning ska göra infrastruktur-UH smartare

Se alla Företagens egna nyheter

RS Components lanserar podcasten History Makers

KmK Instrument på Smålands Industrimässa i Växjö 17-18 oktober 2018

RS Components utökar sortimentet med pneumatiska RS Pro-enheter

RS Components presenterar industriella videoskop för inspektion av utrustning

RS Components presenterar tåliga kontaktdon för ett utbud av industriella tillämpningar

IoT-utvecklingssats från RS Components är klar att anslutas till avancerad molntjänstplattform

RS Components lagerför nu den senaste versionen av HARTING PushPull-kontaktdon för industriell miljö

RS Components presenterar branschens första IP54-klassade IIoT-utvecklingssats från HARTING

RS Components presenterar en ny serie med värmekameror för underhåll från Fluke

RS Components avtal med Zerynth förstärker partnerskapet och utökar DesignSparks IoT-kapacitet

RS Components presenterar nytt trådlöst tillbehör att använda med PELTOR-hörselskydd

RS Components blir Glenairs digitala distributionspartner

RS Components lanserar kontaktdonen MUO 2.5 från Molex för elektrisk utrustning och elsystem

RS Components lanserar en global designtävling för att ge upphov till en ny musikupplevelse

RS Components säljer datasäkerhetsprodukter för att hjälpa företag med GDPR-efterlevnad

RS Components lanserar en serie värmekameror och produkter för test och mätning från FLIR

Den nya appen DesignSpark Toolbox från RS Components är tillgänglig för iOS, Android och Windows

RS Components lanserar en liten RS Pro infraröd temperatursensor för industriell utrustning

Rätt matchning ger enastående lagarbete

Möt Agaria på Elmia Produktionsmässor 15-18 maj i Jönköping!

RS Components utökar RS Pro-sortimentet av test- och mätinstrument

Nya logikmoduler konfigureras via användarvänligt webbgränssnitt

RS Components presenterar två nya serier med strömförsörjningar från RS Pro

RS Components tillkännager distributionsavtal med IDEC för tillgång till in...

RS Components lanserar DesignSpark Pmod-adapter för Raspberry Pi

Sänd till en kollega

0.574