工程师们努力解决氢气“看似不可能的问题”：“就像在多维大海捞针”

正如该大学在 Tech Xplore 的一篇文章中透露的那样，德克萨斯 A&M 的电子搜索者正在探索新技术，包括高性能合金，以使高效、更环保的氢动力涡轮机成为未来的潮流。

根据高级研究计划署 - 能源（ARPA-E）的数据，美国大约 35% 的电力生产来自天然气涡轮机。由于燃烧这种肮脏的燃料既不环保也不可持续（它被认为比其他燃料更清洁，但仍然存在问题），因此情况需要改变。

改用氢气是一个很有前途的解决方案，但由于它需要在更高的温度下燃烧并在涡轮机内产生潮湿的环境，因此根据研究人员的说法，更耐用的合金是实现更绿色未来的关键。

这就是为什么 ARPA-E 资金被用于研究一类用于涡轮机的新型材料。

“美国设定了一个雄心勃勃的目标，即到 2035 年实现能源脱碳，”材料科学与工程系教授兼该赠款的首席研究员 Don Lipkin 博士说。

“我们需要更清洁、更高效的先进燃气轮机材料解决方案;也就是说，涡轮机可以在更热的温度下工作，并使用氢气而不是天然气，以免产生二氧化碳。

Tech Xplore 的帖子解释说，燃煤涡轮机在 1930 年代开始过渡到天然气，以提高效率并减少二氧化碳排放。我们现在正处于发电下一阶段的边缘，氢气发挥着关键作用。

“非常高效的涡轮机需要在更高的温度下运行，大约 3,000 华氏度或更高，我们需要能够在这些更热的状态下运行的先进涡轮机的材料解决方案，”Lipkin 说。

“另一个问题是，当你在空气中燃烧氢气时，你产生的蒸汽比燃烧天然气时要多。大多数涡轮机材料在暴露于高温和非常潮湿的环境中时，会出现加速疲劳的迹象。

正如报告所解释的那样，涡轮机通常由镍和钴组成，但由于镍基高温合金在 2,400 度时开始熔化，研究人员正在探索一类称为难熔高熵合金的新型材料。

“为了解决这个看似不可能的问题，我们利用了我们小组开创的先进合金设计工具，”该项目的联合首席研究员 Raymundo Arróyave 博士说，根据该报告。“发现能够承受这些极端环境的新合金，就像在多维大海捞针一样。”

制造新的氢动力涡轮机以产生电力而不会产生大气变暖的副作用，将依赖于强大的绿色氢供应，这是目前正在解决的另一个挑战。

绿色氢燃料也可用于为混合动力汽车和公共交通提供动力，理论上只有热量和水蒸气作为副产品。这些都是我们到 2050 年实现净零目标计划的一部分。目前，研究人员正在改进 gas。

“我们在能源领域实现碳减排目标的一种方法是保持我们的整体能源生产基础设施完好无损，但改用燃烧氢气作为燃料，而不是天然气，”Lipkin 在报告中分享道。

“没有一种解决方案适用于美国的所有能源基础设施;它将是可再生能源和非可再生能源的混合。