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Los metales líquidos, como las aleaciones de bismuto, galio e indio, pueden proporcionar baja resistencia interfacial y alta conductividad eléctrica. Varias aleaciones de galio con puntos de fusión extremadamente bajos también se consideran materiales potenciales de interfaz de metal líquido. El rendimiento térmico de esta interfaz será un orden de magnitud mayor que muchos adhesivos de uso común.Como material de interfaz térmica, la aleación LMA tiene una excelente conductividad térmica debido a su excelente humectabilidad superficial y alta conductividad térmica y baja resistencia de contacto. Retrababilidad, facilidad de manejo y falta de curado lo hacen atractivo en entornos de gran volumen. Al adoptar un enfoque multidisciplinario para el desafío, se pueden aliviar los diversos mecanismos de falla que plagaron los productos LMA pasados y presentes.Los metales líquidos son muy fluidos. La estructura sólida o fase sugerida para su uso en la interfaz térmica resuelve el problema básico de mantener intacta la LMA durante el uso. Estas estructuras aumentan el área de contacto superficial con el LMA en la interfaz térmica. Mientras la energía total de la interfaz sólido-líquido sea menor que la energía de interfaz de la interfaz líquido-gas y la interfaz sólido-gas que reemplaza, LMA minimizará su energía superficial al humedecer la superficie dentro de la interfaz. Si la LMA es la misma que la superficie humectable utilizada debajo de la matriz, la LMA aún puede humedecer la superficie adyacente a la interfaz térmica, especialmente si se aplican fuerzas adicionales. Choques, vibraciones y desajustes de CTE entre el LMA y otros componentes pueden crear fuerzas adicionales. Una vez que el LMA humedece una superficie cerca de la interfaz térmica pero fuera de la interfaz térmica, se puede sospechar que cuando actúan fuerzas externas, solo la tensión superficial la mantendrá dentro de la interfaz. Otros han propuesto soluciones a este problema, que incluyen juntas y rellenos o componentes no eutécticos (viscosos) de LMA para aumentar su viscosidad. Descubrimos que simplemente modificando la superficie alrededor de la interfaz térmica para que la LMA no se moje, es suficiente incluir la LMA en la interfaz durante los ciclos de choque, vibración y temperatura. Es concebible que si se incorpora un exceso de LMA durante el proceso de ensamblaje, el exceso de LMA puede eventualmente flotar en el aire debido a golpes o vibraciones. Por lo tanto, el LMA TIM debe desplegarse en una cavidad cerrada donde no haya posibilidad de cortocircuitos o reacciones adversas con otros metales.
La conductividad térmica del metal líquido es muy grande, lo que hace posible lograr un gran coeficiente de transferencia de calor y lograr un intercambio de energía eficiente a bajas temperaturas. Debido a que esta condición de memoria se basa en la transferencia eficiente de energía molecular, se pueden obtener resultados más grandes de una sola fase dentro de una geometría simple. En otras palabras, el coeficiente de transferencia de calor del metal líquido se puede aumentar considerablemente (de 3 a 20 veces). Los modelos más antiguos con coeficientes de transferencia de calor significativamente mejorados deberían permitir un flujo de calor más alto durante la operación, manteniendo una temperatura constante. Esta fue una limitación importante de los diseños de receptores de sales fundidas anteriores. Por lo tanto, en el área del receptor, el metal líquido también puede reducir la inversión de capital total; además, se puede lograr una mayor eficiencia de recepción al mejorar el rendimiento de transferencia de calor. Por lo general, en una central térmica, el resultado ideal es tener una temperatura más alta para lograr una mayor eficiencia termodinámica. En general, la eficiencia solar fotovoltaica también debe considerar el impacto de la óptica y el rendimiento del receptor. El sistema de recepción central más avanzado es un ciclo Rankine de vapor subcrítico operado por nitrato. Generalmente, cuando se opera a una temperatura de vapor alta de 630 ° C, la eficiencia fotoeléctrica general de los condensadores secos y secos mejora entre un 8 y un 12%. Sin embargo, debido a que la temperatura de la sal fundida está limitada a 560 ° C, la temperatura más alta requerida para ciclos de mayor potencia con sal fundida no se puede lograr en absoluto. La aplicación directa de procesos termoquímicos solares es factible a altas temperaturas de operación. Los procesos industriales en los reactores químicos deben desarrollarse a altas temperaturas, y el metal fundido puede realizar de manera estable la función de un fluido termoconductor.Aplicación de metal líquido a alta temperatura en el ciclo del motor térmicoCiclo de turbina de vapor ultra supercrítico de 700 ° C: en comparación con otros conceptos de alta temperatura, con el desarrollo de módulos solares (receptores, sistemas de almacenamiento y módulos solares), la demanda para el desarrollo de módulos de potencia de vapor ultra supercrítico de 700 ° C es relativamente Se puede lograr un nivel bajo proporcionando transferencia de calor líquido. La temperatura de salida de dichos receptores debe ser de 700 ° C, y las aleaciones a base de níquel pueden ayudar a superar los problemas físicos. En el rango de temperatura correspondiente al sistema receptor y al sistema de almacenamiento, es necesario desarrollar una temperatura del ciclo de vapor superior a 700 ° C. Se puede ver que los principales riesgos asociados con la viabilidad del concepto son los problemas de soldadura de níquel y las tensiones transitorias, así como los problemas de corrosión.Ciclo abierto de turbina de gas: el gas más bajo de 600 ° C en el ciclo combinado Los módulos de energía de vapor se han comercializado y se pueden mejorar sobre la base de tecnologías avanzadas en las actuales plantas de energía de carbón y gas. En comparación con otras plantas de energía tradicionales de Taigang, las turbinas de gas solares tienen ventajas obvias. Aunque no a escala comercial, el concepto de usar aire comprimido como receptor de radiador ha sido ampliamente estudiado.Ciclo de turbina de gas cerrado: en un ciclo cerrado, se puede usar para reemplazar el aire y los gases inertes opcionales para una conversión de energía más eficiente. Del mismo modo, la energía térmica a alta temperatura recogida en un ciclo abierto debe transferirse a través de un intercambiador de calor o indirectamente o en contacto directo. Desde el punto de vista de la reducción de costos, los intercambiadores de calor de contacto directo son atractivos, pero deben abordarse los problemas prácticos relacionados con el sellado a presión y el suministro de vapor de Rankine a una turbina de vapor. Similar al ciclo abierto de la turbina de gas, el ciclo cerrado necesita un mayor desarrollo. El método principal para reducir costos está relacionado con la carga parcial en un ciclo cerrado de Brayton.
