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

Mest läst

Startsidan just nu

Sommartider hej hej!

U&D även på LinkedIn

Får högre betyg i strålsäkerhetsvärdering

Plus

Snart 700 000 körda kilometer med samma olja

Efter 250 000 körda kilometer byter tågoperatören växellådsolja, för då är oljan förbrukad. Nu testar företaget en ny olja, från Klüber. Tågen har rullat över 600 000 kilometer och växellådsoljan är fortfarande fräsch.

Delete förvärvar Waterjet Karlstad

Nyhetsbrev

Investerar 265 miljoner kronor i Ludvika

ABB sätter upp en tillverkningsenhet för transformatorkomponenter.

Arkiv

Satsat stort på digital tvilling

Samarbetar om hållbar gruvbrytning på stora djup

Nu ska en ny världsstandard sättas för hållbar gruvbrytning på stora djup. LKAB, Epiroc, ABB, Combitech och AB Volvo går samman i ett partnerskap och startar en unik testbädd i Malmfälten.

Många jobb försvinner med AI - men inte mitt

Plus

Drift och underhåll jobbar mer ihop

På en av pappersmaskinerna på bruket i Billingsfors pågår ett försök med en digitalisering av underhållssystemet. Syftet är att både öka driftsäkerheten och effektivisera inspektioner.

Satsning på AI-forskning

Nu satsar forskningsinstitutet RISE på tillämpad AI-forskning som ska omsätta ny kunskap i nya produkter och tjänster.

Standard för energilager i elsystem.

Dubblad försäljning och ökad kundnöjdhet med IoT

Över 10 000 automatiska arbetsordrar, triggade av IoT-data, optimerar Anticimex service.

Plus

Nervigt innan läckande massatorn tätades

Spångs ProcessTeknik har med framgång lagat ett läckande massatorn med ett kompositmaterial. Men det var nervigt innan problemet fick sin lösning.

Reparation på djupt vatten

Kaknästornet stängt efter hissproblem

Kaknästornet i Stockholm har stängts tillfälligt av säkerhetsskäl, rapporterar P4 Stockholm.

ABB ska driva nya kryssningsfartyg

Coromatic säkrar stadsnät

Plus

Branschen var tidig med reparbeten

Svensk industri har fått upp ögonen för att arbeten utförda av yrkesklättrare ofta är ett snabbare och billigare alternativ än traditionellt ställningsbyggande. Pappers- och massaindustrin var tidiga med att haka på.

Forskar kring framtidens industri

Kraftverk moderniseras

Midroc Electro expanderar i Norge

Kraftfull satsning inom AI

Forskningsgenombrott för framtidens energisystem

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.

Ny standard för datahallar/serverrum ute på remiss.

Var tredje tror att digitaliseringen skapar jobb

ÅF förvärvar Facilia

Fönsterrenoveringens dag idag

Sigma startar nytt tjänsteområde

Se alla Företagens egna nyheter

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 industriella komponenter

RS Components lanserar DesignSpark Pmod-adapter för Raspberry Pi

RS Components utökar sortiment med pekskärmar för industriell automation

RS Components utökar sortimentet av kontaktdon och kablar i RS Pro-sortimentet

RS Components presenterar nya industriella läsare för RFID-taggar

Med lanseringen av DesignSpark Safety förenklar RS Components riskbedömning vid maskinutveckling

RS Components tar prisvärda värmekameror till nästa nivå med nya FLIR ONE® Pro

RS stöder uppstartsföretag som ger spädbarn och småbarn tillgång till bioni...

RS Components presenterar innovativa Fluke-testare som mäter spänning utan ...

Den nya generationen mini-PLC:er från Barth är nu Arduino-kompatibla

RS Components utökar RS Pro-sortimentet med IP50- och IP65-klassade AC-växe...

RS Components tillhandahåller kompletta konfektionerade kablar från Molex

Sänd till en kollega

0.145