Plantas de energia solar concentrada de próxima geração (CSP) requerem fluidos de alta temperatura, como sais fundidos, na faixa de 550-750 graus Celsius para armazenar calor e gerar eletricidade. Nessas altas temperaturas, Contudo, os sais fundidos corroem as ligas comuns usadas nos trocadores de calor, encanamento, e recipientes de armazenamento de sistemas CSP. Uma nova pesquisa do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) do Departamento de Energia dos EUA visa mitigar os níveis de corrosão em plantas CSP com revestimentos à base de níquel.

"Estamos muito entusiasmados com as implicações potenciais desta pesquisa para fornecer revestimentos resistentes à corrosão para aplicações CSP que podem melhorar a viabilidade econômica desses sistemas, "disse Johney Green, diretor de laboratório associado para ciências de engenharia mecânica e térmica.

As usinas CSP com armazenamento térmico de baixo custo permitem que as instalações forneçam eletricidade sempre que necessário, ajudando a apoiar a confiabilidade da rede. Os sais fundidos são comumente usados ​​para o fluido de transferência de calor e armazenamento de energia térmica porque podem suportar altas temperaturas e reter o calor solar coletado por muitas horas.

Para usar comercialmente misturas de sal fundido contendo cloreto de sódio, Cloreto de Potássio, e cloreto de magnésio, a taxa de corrosão nos tanques de armazenamento deve ser lenta - menos de 20 micrômetros por ano - para que uma usina de energia solar concentrada possa atingir uma vida útil de 30 anos.

Ligas de aço inoxidável descobertas testadas em um cloreto fundido corroído tão rápido quanto 4, 500 micrômetros por ano. A solução para o problema da corrosão pode estar na pesquisa conduzida por Judith Gomez-Vidal do NREL e publicada no Npj Degradação de Materiais artigo de jornal, "Resistência à corrosão de revestimentos MCrAlX em um cloreto fundido para armazenamento térmico em aplicações de concentração de energia solar."

Gomez-Vidal aplicou diferentes tipos de revestimentos à base de níquel, que são comumente usados ​​para reduzir a oxidação e corrosão, ao aço inoxidável. Um desses revestimentos, com a fórmula química NiCoCrAlYTa, apresentou o melhor desempenho até agora. Limitou a taxa de corrosão a 190 micrômetros por ano - ainda não na meta, mas uma grande melhoria em comparação com o aço não revestido por uma redução de 96% na taxa de corrosão. Esse revestimento específico foi pré-oxidado ao longo de um período de 24 horas, durante o qual uma camada uniforme e densa de óxido de alumínio foi formada e serviu para proteger ainda mais o aço inoxidável da corrosão.

"O uso de proteção de superfície é muito promissor para mitigar a corrosão em sais fundidos, em particular para as superfícies expostas a vapores contendo cloro, "disse Gomez-Vidal, que possui um Ph.D. em engenharia metalúrgica e de materiais. "Contudo, as taxas de corrosão ainda são consideravelmente altas para CSP. Este esforço destaca a relevância de testar a durabilidade dos materiais em aplicações de energia solar. Mais P&D é necessário para atingir o nível de corrosão alvo necessário, que poderia incluir a sinergia de combinar proteção de superfície com controle químico do sal fundido e da atmosfera circundante. "

Testes adicionais exigirão a avaliação dos revestimentos sob ciclagem térmica e a introdução de atmosferas contendo oxigênio para aumentar o potencial de oxidação dos sistemas. A adição de oxigênio garante a formação de escamas protetoras que podem se formar na presença de oxigênio se houver rachaduras durante a operação. Gomez-Vidal publicou recentemente outro trabalho no qual tais camadas de óxido de alumínio foram capazes de crescer e permaneceram aderidas à superfície na presença de ar durante o ciclo térmico das amostras.