'Metalik çim' Buhar Türbinleri Üzerindeki Baskıyı Artırıyor

Yazan: Dario Borghino

Çeviren: Meriç Noyan Karataş

Tütün bitkisindeki bir virüsten elde edilen metalik nano kaplama daha etkili buhar – ve dolayısıyla enerji – üretimi sağlayabiliyor.

Drexel Üniversitesi'ndeki araştırmacılar tütün bitkisindeki bir virüsten; elektronik soğuma sistemlerinin, klima ve buhar türbinlerinin performansını artırarak daha etkili buhar üretimi sağlayacak olan metalik bir nano kaplama geliştirdiler.

Suyun sıvıdan gaza geçişinin mutfak dışında pek çok uygulanışı vardır: Su arıtma tesisleri, ısıtma ve soğutma sistemleri ve elektrik üretmekte kullandığımız buhar türbinleri bu işleme fazlasıyla bağımlıdır. Bu yüzden bu geçişi şu ankinden biraz daha verimli hale getirmenin bile enerji açısından görüntümüze ciddi bir etkisi vardır.

Çığır açan bu gelişmenin ortaya çıkışı ilginç bir kaynağa dayanıyor– tütün bitkilerinde yaygın bulunan bir virüse. Tütün mozaik virüsü tespit edilen ilk virüs olup (1930) ve o zamandan bu yana üzerinde detaylı araştırmalar yapılmaktadır. Bu virüs, yoğun bir kaplama proteinlerinden oluşan bir ağ ile çevrelenmiş tek zincirli bir RNA’dan oluşan basit bir organizmadır. Bilim adamları bugün bu yapının kendi kendine birleşen nano yapılar için ideal olduğu görüşündeler.

Drexel Üniversitesi'nden Matthew McCarthy ve ekibi bu virüsü; kapiler kuvvetleri kullanarak suyu yüzeyin tümüne eşit olarak dağıtan özel bir kaplama geliştirmek için kullanıyorlar. Bilim adamları ısıtılan sıvı ile ısı kaynağını ayıran yüzey kaplandığında; kaplama sayesinde sıvının üç kat daha etkin bir şekilde kaynadığını bulmuşlardır.
Su (veya herhangi bir sıvı) kaynamaya başladığında, buhar kabarcıklarının oluşup sıvıyı ısı kaynağından ayıran yüzeye yapıştığı bir noktaya gelinir. “Kritik ısı akışı” olarak bilenen bu nokta problemli bir noktadır, çünkü bu hava kabarcıkları sıvının bölgesel olarak ısınması yerine yüzeyin gereğinden fazla ısınmasına sebep olur.
Bu problemin çözümü için, McCarthy’nin ekibi moleküler “kanca” özelliği olan tütün mozaik virüsü mutasyonunu kullandılar. Bu kancalar virüsün ister paslanmaz çelik ister alüminyum, bakır, altın, silikon veya polimer olsun neredeyse her bir yüzeye yapışmasını sağlıyor. Bu virüs daha sonra araştırmacıların “metalik çim” adını verdiği sert yapıyı oluşturmak için ince bir metal tabakasıyla kaplanıyor.

Sıvı bu yüzeyle temas ettiğinde, kapiler kuvvetler vesilesi ile hemen yapışıp yayılıyor ve böylece kaynama esnasında bile yüzeyin kuruması zorlaşıyor. Ayrıca, yüzeyde oluşan hava kabarcıkları yüzeyi hızlıca terk ederek ısınmanın etkinliğini önemli ölçüde artırıyor.
Elde edilen ilk sonuçlara göre, metalik çim kaplamasını kaynayan yüzeye uygulamak kritik ısı akışında yüzde 240’lık bir artış sağlamıştır. Bu sayede kabarcıklar kaynama yüzeyine yapışmaya başlamadan önce ısı kaynağından sıvıya çok daha fazla ısı transferi sağlanabilir.
“Faz değişimli ısı transferi; elektrik üretiminden su arıtımına, HVAC’tan elektronik soğutmaya kadar her alanda önemli bir rol oynamaktadır” diyor McCarthy. “Bu sistemlerin performansını artırmak, su kaynaklarını ve enerjiyi üretme, tüketme ve koruma biçimimizde önemli gelişmelere işarettir.”
McCarthy’nin ekibi bundan sonrasında, performansı daha da ileri taşıman için nanoyapıların mesafesini, şeklini ve kaplama metalini değiştirerek, birçok farklı yüzey biçiminin performansını inceleyecek.


Kaynak: Drexel University

Araştırmacılar çalışmalarını linkteki videoda açıklamaktadırlar:

http://www.gizmag.com/steam-turbine-efficiency/36760/?utm_source=Gizmag+Subscribers&utm_campaign=7ecf43e32e-UA-2235360-4&utm_medium=email&utm_term=0_65b67362bd-7ecf43e32e-90242138