石墨烯如何颠覆发电厂效率？

石墨烯如何颠覆发电厂效率？

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人民网

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来源

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麻省理工学院（MIT）的研究团队发现，在电厂冷凝器表面涂上一层石墨烯，能将换热系数提高四倍。这种单原子厚的涂层不仅耐用，还能大幅改善冷凝效率，从而整体提升发电厂的发电效率2-3%。这项研究有望为全球碳排放带来重大改善，并每年为电厂节省数百万美元。

石墨烯：提升冷凝效率的关键

在发电厂中，冷凝器是将蒸汽转化为液态水的关键设备。传统的冷凝器表面容易形成水膜，阻碍热量传递，降低冷凝效率。而石墨烯涂层的疏水性解决了这一问题。

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，具有优异的导热性能。当蒸汽在石墨烯表面冷凝时，会形成水滴而不是水膜。这些水滴在重力作用下迅速滑落，不会阻碍热量传递，从而提高了冷凝效率。

耐用性是关键优势

与传统的聚合物涂层相比，石墨烯涂层的耐用性是一个显著优势。实验表明，石墨烯涂层在高温蒸汽环境中能保持两周性能不退化，而聚合物涂层在三个小时内就开始退化，12小时后完全失效。

实际应用前景广阔

这项技术的实际应用前景非常广阔。据统计，全球约70%的电力来自火力发电，而火力发电厂的效率提升对减少碳排放具有重要意义。如果这项技术能够广泛应用，将为全球碳排放带来重大改善。

石墨烯的其他应用领域

除了在发电领域的应用，石墨烯还在多个领域展现出广阔前景。例如，石墨烯电池可以实现超快速充电，石墨烯防腐涂料可以应用于深海工程和海上风电，石墨烯改性纤维可以用于纺织品，提高其抗紫外、改善微循环和抑菌性能。

石墨烯还可与铜箔、铜线等复合制成“超级铜”，其导电性能优于银。如果全国10%的电机用上超级铜材料替换，那么全国一年可节省电能185亿千瓦时，约等于葛洲坝电站一年的发电量。

随着技术的不断进步和应用领域的拓展，石墨烯这种新材料“明星”将在更多领域发挥重要作用，推动相关产业的快速发展和升级换代。