SBIR Phase I: High Temperature Atmospherically Stable Plasmonic Nanochain Solar Selective Coating for Concentrating Solar Power

SBIR 第一阶段:用于聚光太阳能的高温大气稳定等离子体纳米链太阳能选择性涂层

基本信息

  • 批准号:
    1315245
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 15万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-07-01 至 2014-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This Small Business Innovation Research (SBIR) Phase I project will lower the cost of parabolic trough concentrating solar power (CSP), which uses trough-shaped mirrors to focus sunlight on tubes to harvest heat for generating electricity. The tubes are coated with a dark substance, 'absorber', that efficiently absorbs light and can withstand high temperatures. In present-day commercial designs, the absorber tube is packaged inside a vacuum-holding glass sheathe to form a 'receiver'. Standard receivers have drawbacks: (1) When gas leaks into them, they fail. (2) The absorber pipe radiates heat in all directions through the transparent sheathe, wasting energy. (3) The absorber coatings are complex. Receiver designs that avoid these problems require novel absorber coatings and cost-effective ways to apply those coatings during manufacture. This project will improve a recently developed novel absorber coating and demonstrate a simple, cost-effective method for applying it to receiver tubes. Improvements include experimentally investigating why the coating in its present form resists chemical degradation under realistic operating conditions and adjusting its composition accordingly to further increase its performance. The coating manufacturing and application processes will be demonstrated at laboratory scale by building and performance-testing actual receivers. The broader impact/commercial potential of this project will be achieved by reducing the cost of parabolic trough CSP. Parabolic-trough CSP is being developed rapidly in the US and other countries that seek to reduce pollution and increase energy security, creating a growing global market for CSP components. Receivers are an indispensable and costly part of parabolic trough CSP. For example, a parabolic trough CSP plant large enough to produce 250 megawatts of electric power contains about 60,000 receiver tubes. This SBIR project, by producing a lower-cost, vacuum-free receiver that uses a novel absorptive coating, will reduce both the capital and maintenance costs of CSP. The new design and materials will simplify receiver manufacture, improve performance, and do away with failure-prone vacuums. Scientific understanding of the properties of absorber coatings will be increased by experiments performed under this project, and new receiver-manufacturing technology will be demonstrated. Reducing the cost of energy from CSP will speed deployment of this inexhaustible, 100% domestic source of power, speeding progress toward a pollution-free, secure energy economy.
这个小型企业创新研究(SBIR)第一阶段项目将降低抛物槽聚光太阳能发电(CSP)的成本,CSP使用槽形镜子将阳光聚焦在管上,以收集热量用于发电。这些管子涂有一种黑色的物质,即“吸收剂”,它能有效地吸收光线,并能承受高温。在现今的商业设计中,吸收管被封装在真空保持玻璃护套内以形成“接收器”。 标准接收器有缺点:(1)当气体泄漏到它们中时,它们失效。(2)吸热管通过透明护套向各个方向辐射热量,浪费能量。(3)吸收涂层是复杂的。 避免这些问题的接收器设计需要新颖的吸收器涂层和在制造期间应用这些涂层的成本有效的方式。 该项目将改进最近开发的新型吸收剂涂层,并展示一种简单,具有成本效益的方法,将其应用于接收管。 改进包括实验研究为什么涂层在其当前形式下在实际操作条件下抵抗化学降解,并相应地调整其组成以进一步提高其性能。 涂层制造和应用过程将在实验室规模上通过建造和性能测试实际接收器来演示。 该项目的更广泛影响/商业潜力将通过降低抛物槽式CSP的成本来实现。抛物槽式CSP在美国和其他寻求减少污染和提高能源安全的国家正在迅速发展,为CSP组件创造了不断增长的全球市场。 接收器是抛物面槽式CSP中不可缺少且昂贵的部件。例如,一个足以产生250兆瓦电力的抛物槽式CSP工厂包含大约60,000个接收管。 该SBIR项目通过生产一种低成本、无真空的接收器,使用一种新型的吸收涂层,将降低CSP的资本和维护成本。 新的设计和材料将简化接收器的制造,提高性能,并消除容易出现故障的真空。 在本项目下进行的实验将增加对吸收涂层性能的科学认识,并将展示新的接收器制造技术。降低CSP的能源成本将加快这种取之不尽、100%家用电源的部署,加速实现无污染、安全的能源经济。

项目成果

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