由美国普渡大学领导的团队开发出一种新型瓷金材料，可以让聚光太阳能热发电厂变得更有效率，进一步削减太阳能发电的成本。
太阳能可分成直接发电与间接发电，前者是使用太阳能电池板的光伏（PV）系统，后者则是聚光太阳能热发电（CSP），使用透镜或反射镜将大面积光线集中在小区域，再透过光热转换原理将光能转为热能传递给熔盐，熔盐接着透过热交换器（heat exchanger）将热量转移到工作流体（working fluid，注）如：超临界二氧化碳（supercritical carbon dioxide），藉超临界二氧化碳的膨胀驱动涡轮机来产生电力。
不过，负责将热量从熔盐传递到工作流体的热交换器也有个大问题：它大多由不銹钢或镍合金制成，这种材料在高温和超临界二氧化碳的高压下会变得太软，使得转换效率降低。
而一个由普渡大学材料工程学系教授 Kenneth Sandhage 领导，囊括威斯康辛大学麦迪逊分校、橡树岭国家实验室、乔治亚理工学院、麻省理工学院等多方机构的团队，现在开发出结合陶瓷碳化锆与金属钨的新型瓷金材料，可以变成聚光太阳能发电厂理想的热交换器。
瓷金（cermet），顾名思义为一种陶瓷 – 金属复合材料，是 20 世纪中叶工程师们为了解决美国空军对高耐热、抗氧化的喷射引擎需求而开发，如火箭喷嘴。瓷金耐腐蚀、具有一定机械强度、在极端温度下不易变形、能应对温度快速冷热变化，性能比一般金属还要高，此后，瓷金开始融入各种领域，多数应用在表面涂层或一些工业小零件上。
研究人员报告指出，新型瓷金材料含有 58% 锆、36% 钨，其余为铜和碳化钨残余物，能承受比铁或镍合金材料还要高 2.5～3 倍的温度到 800℃，且在如此高温中依旧能维持强度。
不过将瓷金材料应用在热交换器还是有个重大挑战：就算超临界二氧化碳只是一种弱氧化剂，它还是可以在高温下氧化金属陶瓷。研究人员认为，可以尝试用铜涂覆材料来改善问题。据《Nature》报导，如果将瓷金材料涂上薄薄一层铜，并在超临界二氧化碳中融入少量一氧化碳（约两千分之一占比），就能防止瓷金材料被超临界二氧化碳氧化长达 1,000 小时。（但产品想商业化，必须维持更久时间）
最后，由橡树岭国家实验室团队负责进行机械测试、威斯康辛大学麦迪逊分校团队负责进行腐蚀测试、乔治亚理工学院与普渡大学团队进行经济效益分析，结论得出：新的瓷金复合材料可以“量身定制”，比现今的热交换器更有效承受高温高压；如果大量制造，成本也会比不銹钢或镍合金更低。
新论文发表在《自然》期刊。
注：工作流体是指在动力系统的热力循环中，负责进行热交换的各种流体，比如水或液态金属。
- New material, manufacturing process use sun’s heat for cheaper renewable electricity
- Cermet material could aid the development of future power plants
- A new cermet that could provide a better heat exchange for solar power plants
（首图来源：普渡大学）
延伸阅读：
- 世上最大聚光太阳能坐落南澳洲，2030 年达成 100% 再生能源发电
