Neue Schutzbeschichtungen ermöglichen höhere Betriebstemperaturen in Turbinen
Forschende der Universität von Virginia entwickeln innovative Beschichtungen, die die Effizienz von Turbinen steigern und Emissionen senken.
Ein Forschungsteam der Universität von Virginia hat fortschrittliche Beschichtungen entwickelt, die Turbinen höhere Betriebstemperaturen ermöglichen. Diese höheren Temperaturen führen zu einer gesteigerten Effizienz, verringern den Treibstoffverbrauch und senken die Emissionen. Die innovativen Beschichtungen basieren auf seltenen Erden und bieten eine Lösung für die Begrenzungen bestehender Materialien, die bislang die Temperaturbeständigkeit von Turbinen einschränkten.
Veranstaltungstipp: Korrosionsschutz
Korrosionsschutzbeschichtungen stehen auch im Mittelpunkt FARBE UND LACK Seminars am 27. November in Essen. Die neuesten Entwicklungen auf dem Gebiet der Korrosionsschutz- und Brandschutzbeschichtungen werden Ihnen auf einer Konferenz vorgestellt.
Derzeit basieren Turbinen auf Nickel-Superlegierungen oder keramischen Verbundstoffen, die bei Temperaturen von etwa 1.200°C bzw. 1.400°C an ihre Grenzen stoßen. Das US-Energieministerium (DOE) strebt jedoch an, diese Grenze auf nahezu 1.800°C zu erhöhen, um die Effizienz zu steigern. Das Team der Universität experimentierte mit feuerfesten Legierungen in Kombination mit seltenen Erdoxiden wie Yttrium, Erbium und Ytterbium und entwickelte so eine einkomponentige Beschichtung, die oxidationbeständig und langlebig ist.
Interdisziplinäre Zusammenarbeit und zukünftige Auswirkungen
Das Projekt baute auf einer Zusammenarbeit verschiedener Fachrichtungen auf, bei der Simulationen und maschinelles Lernen genutzt wurden, um vielversprechende Materialkombinationen zu identifizieren und zu testen. In Kooperation mit dem ExSiTE-Labor der Universität analysierten die Forschenden die thermische Beständigkeit und strukturelle Festigkeit der neuen Beschichtungen. Die Ergebnisse sind vielversprechend: Die verbesserten, hitzebeständigen Beschichtungen könnten nicht nur die Leistung in der Energie- und Luftfahrtindustrie steigern, sondern auch zu einer saubereren Umwelt und niedrigeren Betriebskosten für Industrie und Verbraucher beitragen.
Quelle: Ardrey et al., Scripta Materialia, 2024