«Это сложно, чтобы предсказать и еще более сложный, чтобы проектировать способы уменьшить его, потому что это очень зависит от материальных условий и условий окружающей среды», сказал Эрик Шинделхольц, исследователь надежности материалов Национальных лабораторий Сандиа, который изучает коррозию и как это затрагивает фотогальванический (ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ) производительность системы.Исследователи Сандиа от различных отделов сотрудничают, чтобы ускорить коррозию при условиях, которыми управляют, и использовать то, что они учатся помогать промышленности развивать дольше длительные группы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ и надежность увеличения. Например, работа Ольги Лавровой из Фотогальванического и Распределенного отдела Интеграции Сандиа Систем продемонстрировала, впервые, связь между коррозией и риском ошибок дуги в электрических соединениях систем ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ. Исследование Эриком Споерком из Электронного, Оптического и Нано отдела Материалов Сандиа сосредотачивается на проявлении новых наносложных пленок, которые могли существенно увеличить надежность.
«Одна из наших основных целей состоит в том, чтобы предсказать, как быстрая коррозия произойдет и что повреждает его, делает, учитывая определенную окружающую среду и материалы», сказал Шинделхольц. «Это, в свою очередь, дает нам информацию, чтобы выбрать правильные материалы для дизайна или развивать материалы для устойчивости к коррозии для конкретной окружающей среды. Это также позволяет нам оценивать здоровье и эксплуатационный риск систем, поскольку они стареют.
Это особенно важно для систем солнечной энергии, которые восприимчивы к коррозии, но, как ожидают, будут длиться в течение многих десятилетий».Коррозия не небольшая проблема.
Исследование 2002 года Национальной ассоциации Инженеров Коррозии, поддержанных Федеральным управлением шоссейных дорог, оценило металлы разъедания в различных отраслях промышленности, инфраструктуре и стоимости производства $276 миллиардов ежегодно.Воспроизводя условия окружающей среды, чтобы учиться Исследователи коррозии упрощают сложные условия окружающей среды в лабораториях, чтобы учиться, как материалы разъедают. Это не легкое решение который условия окружающей среды воспроизвести. «Вдоль побережья Флориды это – влажность и морская соль в воздухе.
В Альбукерке у нас есть высокая ультрафиолетовая (ультрафиолетовая) радиация, таким образом UV мог бы быть одним из важных параметров здесь. Ведущее изменение коррозии параметров с местоположением и материалами», сказал Шинделхольц. «Проблема находится в идентификации важных параметров – и затем настройка кнопок в лаборатории, чтобы получить что-то, что копирует то, что мы видим в наружной окружающей среде».Сандиа принадлежит новому консорциуму, нацеленному на ускорение развития новых материалов для фотогальванических модулей, увеличение надежности и понижение стоимости произведших электричество солнечной энергией. Консорциум Durable Module Materials National Lab (DuraMat) хочет навести мосты между национальными лабораториями и промышленностью, таким образом, исследование в лабораториях может принести пользу сообществу ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ.
Важность DuraMat подчеркнута счетом материалов факта приблизительно на 40 процентов совокупных затрат модуля ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ. DuraMat, во главе с Национальной Лабораторией Возобновляемой энергии в сотрудничестве с Сандиа, Национальной лабораторией Лоуренса Беркли и Национальной ускорительной лабораторией SLAC, получит приблизительно $30 миллионов более чем пять лет от Инициативы SunShot Министерства энергетики (DOE).
Консорциум – часть энергетической Сети Материалов, созданной Управлением по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии САМКИ.Используя ускоренное старение, судебная экспертиза, чтобы видеть, что происходит, Лаврова ведет проекты на надежности систем ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, учась, как старение затрагивает солнечные клетки и компоненты и как все выступает вместе. Ее команда работает с Schindelholz на двух проектах по Инициативе SunShot, национальное усилие сделать солнечную энергию конкурентоспособной по отношению к другим формам электричества к концу десятилетия.
Она также способствует усилию по длительности модуля под DuraMat. Один проект, в сотрудничестве с Научно-исследовательским институтом Электроэнергии, изучает модули ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ от различных производителей, чтобы дать информацию о производителях о том, какая деградация они могли бы ожидать, что более чем 30 лет помогут определить способы замедлить его. Сандиа применяет принципы ускоренного старения, чтобы ускорить исследования медленно развивающихся эффектов, включая коррозию.
Второй проект, с Западным резервным университетом Кейза, изучает коррозию и другую деградацию от судебного угла – оглядывающийся назад, чтобы видеть то, что уже произошло. Команда Лавровой проявляет большой подход анализа данных, чтобы изучить и проанализировать информацию от существующих установок во всем мире. «Это – 1-процентная деградация год или является им 2 процента?
Возможно, мы будем видеть некоторых, которые составляют половину процента, возможно мы будем видеть некоторых, которые составляют 10 процентов. Действительно ли это был плохой оригинальный продукт, или это было установлено в Коста-Рике, где влажность составляет 80 процентов каждый день?» она сказала.Команда Споерка хочет заблокировать коррозию в целом.
Сотрудничая с преподавателем Техасского университета A&M Джейме Грунланом, команда проявляет наносложные пленки, сделанные из недорогих материалов как барьеры против водяного пара и коррозийных газов. Надежды команды такие композиционные материалы, приблизительно на в 100 раз более тонкие, чем человеческие волосы, улучшат способы защитить солнечные батареи от коррозии.
Неорганические компоненты и органические полимеры, которые составляют тонкие пленки, должны быть разработаны и смешаны тщательно. «Это о сборке тех структур правильным способом так, чтобы Вы могли использовать недорогие материалы и все еще извлечь пользу, которую Вы хотите», сказал Споерк. «Если Вы строите дом, он только складывает вместе гажу и два четверками и опоясывающий лишай. Вы должны использовать два четверками, чтобы сделать структуру, установить гажу на этих двух четверками и собрать опоясывающий лишай на крыше».Тонкие пленки не единственный ответ, но «Я могу предположить это технология как та, которую мы развиваем, могла быть часть совместной системы материалов, чтобы помочь заменить стекло в приложениях ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ следующего поколения», сказал он.
Системы, содержащие металлический предмет к коррозии, Сандиа изучал коррозию в течение многих десятилетий, анализируя проблему во всех видах систем, потому что что-либо содержащее металл восприимчиво. Электрические детали солнечных батарей защищены от коррозии, заключив в капсулу полимеры, изоляторы и стекло, но водяной пар и коррозийные газы могут проникать, поскольку материалы и упаковка ухудшаются. Материалы, например, как правило разъедают быстрее в более высоких температурах и влажности тропических прибрежных районов, чем в прибрежной Антарктиде.Исследователи ускоряют эти реальные условия в экологических палатах, чтобы исследовать коррозию электроники и других системных компонентов ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ.
Ускоренные тесты искусственно ускоряют воздействия коррозии температуры, влажности, загрязнителей и соленой воды. Например, соль на ледяных зимних дорогах или около океанов разъедает автомобили со временем.
Так как автомобильные производители не могут ждать десятилетия, чтобы видеть, как их продукты сопротивляются этому, ускоренные лабораторные испытания могли бы распылять соль непрерывно на поверхности, чтобы квалифицировать покрытия и материалы тела, чтобы гарантировать, что они будут безопасны и надежны по жизни продукта.Инженеры используют палаты коррозии, чтобы изучить различные материалы в системах, которые должны ответить конкретным требованиям коррозии, или выставить электронный компонент окружающей среде, чтобы видеть то, что происходит со временем.«Вместо того, чтобы ждать в течение 30 лет операции снаружи под солнцем, мы приводим наши группы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ внутри, чтобы выставить их намного более высоким концентрациям света или поместить их в тепловые палаты, чтобы моделировать эквивалент лет температурных циклов», сказала Лаврова. Ускоренная целая жизнь экспериментирует шоу через шесть месяцев, что могло произойти за десятилетия, она сказала.
Сандиа также изучает механизмы, лежащие в основе коррозии. «Это – большая проблема», сказал Шинделхольц. «В атмосферной коррозии у нас есть химия атмосферы, частицы, приземляющиеся на поверхности, относительную влажность, температура и так далее. Мы должны понять взаимодействие этих факторов и их взаимодействия с металлической поверхностью».