石墨烯涂层冷凝器可为电厂节能

科技日报北京6月5日电 （记者房琳琳 华凌）美国麻省理工学院的研究表明，发电站的冷凝器被涂上石墨烯后能提高节能效率。按照美国电力科学研究院提供的数据计算，如果整个电厂使用这种冷凝器，效率可以提高2%到3%。

发表在《纳米快报》上的相关论文指出，蒸汽发电的基本要素之一是冷凝水传热。在蒸汽动力发电厂，水被加热产生蒸汽推动涡轮转动，转动的涡轮产生电能。在此过程中，蒸汽被凝结回水，循环再次开始。据美国电气电子工程师协会（IEEE）《光谱》杂志网站报道，麻省理工学院的研究小组仔细考察这些冷凝器，发现其表面加上石墨烯涂层后，热传导率提高了4倍。论文作者丹尼尔·普雷斯顿说：“这意味着每个电厂每年能够节省数百万美元成本。”

冷凝器效率提高是因为石墨烯能够抗拒形成凝气膜。在典型的冷凝器系统中，金属线圈（通常是铜）被放置在蒸汽流内，在某些系统中，凝结过程导致金属线圈外部出现一层薄薄的水膜；在另一些系统中，则形成水滴。当水膜形成时，冷凝器的热传导受到一定程度的抑制。

研究人员利用石墨烯的疏水特性来确保冷凝器线圈上形成水滴。虽然聚合物涂料或多或少地也能达到这种效果，但它们会迅速降解，更糟的是，有时候太厚，反而带来更大的问题——比水膜本身造成的抑制作用还要严重。

在100摄氏度的纯水蒸气环境下测试材料后，研究人员发现，石墨烯涂层金属比裸金属的热传导效率高出4倍，他们还计算出通过优化系统中的不同温度，效率可以提高5倍到7倍。

最重要的是，石墨烯涂层在超过两个星期的测试时间内，没有消解的迹象，而聚合物涂层在3个小时内就开始降解，12个小时内完全失效。