德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会北京代表处
氮化硅涡轮部件
小型燃气涡轮机,即所谓的微型燃气涡轮机(MGT),可以在功率范围内提供最高可达约200千瓦电能。紧凑的设计使其可以灵活分散地使用,比如为分散式建筑和大型设备提供能源。在电动汽车的发展过程中,进一步出现了具有极高经济潜力的应用领域:MGT作为公共汽车的增程器,能够实现高效的运输。与活塞式发动机相比,使用MGT明显降低了噪音污染,这对乘客的舒适度是一个加分项。另一个优势是燃料的灵活性。除了化石燃料,在未来也可以使用可再生能源,如生物能和合成液体燃料。进一步创新的能源供应设想已经成为当前研究的一部分,例如高温燃料电池和MGT的共生组合。
 
没有合适的燃料就无法转动
尽管MGT有很多优点,但仍有一些挑战亟待解决。使用生物燃料会导致腐蚀加剧,而且还需要提高电效率和氢气或富氢气体的可用性。但是,目前使用金属部件的设备的正面临使用极限。
 
高性能陶瓷作为涡轮的发动机
为了提高涡轮机部件的负载,弗劳恩霍夫陶瓷技术和系统研究所IKTS正在研究合适的高性能陶瓷材料。目前,BMWi资助的项目 “BonoKeram”(资助编码:03EE5032A)正在为60千瓦的微型燃气涡轮机开发由氮化硅制成的转子,并对其长期稳定性进行测试。这项工作是与弗劳恩霍夫生产设备和设计技术研究所IPK、算法和科学计算研究所SCAI以及工业界的合作伙伴协作进行的。根据以往项目的经验,氮化硅材料特别适合涡轮机的负荷。该材料必须具有极高的强度、抗氧化性和耐腐蚀性,以及足够的蠕变持久性。目标是为高达 1400℃的涡轮机入口温度提供一种耐用的材料。从长远来看,这将使新一代的、能以更高效燃烧生物质(引起腐蚀)或富氢燃料(导致极高温度)的微型燃气涡轮机成为可能。
 
服务和合作范围
· 材料开发和表征
· 设计、优化和故障分析
 

陶瓷转子中的应力分布模拟
 

微型燃气涡轮机的核心部件