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Preston表示,当蒸汽形成薄膜时,会阻碍传热,从而降低冷凝效率。因此,许多研究都致力于通过让冷凝器管具有拨水性从而增强冷凝器管表面液滴的形成能力。
涂层常常使用聚合物涂料,但是这些往往会急剧降低发电厂的温度和湿度。当涂料慢慢变少直至全无,这一过程本身就会阻碍传热。
Preston表示:我们认为石墨烯是有用的,因为我们知道石墨烯具有疏水性。所以他和他的同事们决定在典型的电厂环境下(100摄氏度的纯水蒸汽环境中)测试石墨烯的疏水能力以及它的耐久性。
他们发现,与形成冷凝水的表面(如未涂层金属)相比,石墨烯的单原子厚的涂层的确能使热传导率提高四倍。进一步的计算表明,优化温度差异可以使效率提高5到7倍。研究还表明,在这种情况下整整两周后,石墨烯的性能没有退化迹象。
通过对比,Preston表示,利用常规疏水涂料的类似测试表明,涂料在三个小时内就开始退化,12个小时内完全失效。
Preston表示,由于这个过程中需要在铜表面涂上石墨烯,因此被称为化学汽相淀积,这个新方法已经得到广泛测试,且即将于短短一年的时间内,在现实条件下测试。这个过程应该很容易使发电厂装置大小的冷凝器线圈变得可伸缩。
研究过疏水表面冷凝性的弗吉尼亚理工大学(Virginia Tech)生物医学工程系助理教授Jonathan Boreyko,他并未参与这项研究,但他表示:这项工作非常重要,因为据我所知,这是第一次关于具有单层表面涂层的持久滴状冷凝性的研究。这些研究成果某种程度上令人震惊,而且让人倍感兴奋。
这个方法如果能通过更多的测试,就能有效提高发电厂以及其它利用冷凝器系统的效率。(科学之家,译审:Y Li)关注科学之家微信公众号:kexuehome 收取新鲜科学资讯
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