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태양 광 기술을위한 재료의 수명을 예측하는 방법

지구 온난화와 기후 변화는 아마도 오늘날 인류가 직면 한 주요 과제 일 것입니다. 이는 인위적인 CO의 감소가 필요합니다. 대기로의 배출. 에너지 수요 증가와 관련하여, 탄소 발자국이 낮은 재생 에너지는 개발되어야하며, 그 중 태양 에너지는 실행 가능한 옵션을 구성합니다. 이것이 지난 20 년 동안 태양 광 기술의 시장이 성장한 이유입니다.

그러나 배치는 생산 된 에너지의 비용에 따라 달라지며, 이는 재료 및 구성 요소의 수명과 직접 연결됩니다. 식물의 수익성을 높이기 위해 서비스 생활은 약 20 ~ 30 년에 도달하는 것을 목표로합니다. 태양 광 또는 농축 태양 광 발전 (PV 또는 CSP) 식물의 태양 광 발전소의 에너지 생산은 또한 현장에서 이용할 수있는 태양 복사의 영향을받습니다. 이 자원의 더 나은 수준을 가진 지구상의 위치는 온도, 습도, UV 등과 같은 많은 스트레스 요인으로 식물의 수명을 단축 할 수 있기 때문에 역설이 있습니다.

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CSP 플랜트의 PV 패널 또는 태양열 거울과 같은 새로운 태양 광 기술이 개발되면, 재료가 현장에서 열화를 겪어야하는 수년 동안 기다리는 것보다 수명을 더 빨리 평가해야합니다. 재료에 대한 응력 계수의 영향을 예측하는 방법은 가속 테스트를 수행하는 것입니다. 일반적으로 실험실 장치에서 응력 수준 또는 사이클 수가 증가하는 것입니다. 발전소 설치를 고려한 위치에 따라 관심있는 스트레스 요인, 그리고 테스트해야 할 요소. 이러한 테스트의 목적은 관심 부위와 비교하여 테스트의 저하 법 또는 가속 계수를 결정하는 것입니다. 이는 식 (1)에 의해 정의 될 수 있습니다.

여기서 a 가속 계수, 현장 실패 시간 및 테스트 실패 시간입니다. 현장에서의 실패 시간은 수명과 같기 때문에 분명히 알려지지 않았기 때문에 스트레스 수준의 정량화를 시간에 연결하는 데 관계가 필요합니다. 태양 거울의 경우,이 접근법은 비교적 새롭기 때문에 문헌에 기존의 법이없고, 우리가 아는 한. 그렇기 때문에 우리는 전자 장치, 폴리머 재료 및 PV와 같은 더 큰 성숙도를 가진 다른 분야에서 거울에 적용되는 주요 응력 요소의 법률과 모델에 대한 포괄적 인 검토를 공식화했습니다.

온도는 많은 물리적 또는 화학 공정의 분해 속도를 향상시키기 때문에 가장 일반적인 응력 계수입니다. 일반적으로 사용되는 모델은 Arrhenius 관계는 식 (2)에 의해 설명됩니다.

동역학 상수, 주파수 계수, 명백한 활성화 에너지, 완벽한 가스 상수 및 온도는 어디에 있습니까? 동역학 상수는 반응 속도를 통해 시간과 관련이 있으므로 간단한 반응 순서에 대해 결정할 수 있습니다. 그런 다음 온도의 가속 계수는 식 (1)과 (2)를 결합하여 방정식 (3)을 얻을 수 있습니다.

가속 테스트 중 온도가 현장의 평균 온도보다 높습니다. 이 관계는 분해 메커니즘에 의존하는 매개 변수로 나타납니다. 이는 관심있는 재료에 따라 값이뿐만 아니라 온도 범위에 따라 달라질 수 있음을 의미합니다. 이러한 매개 변수는 평생 예측을 시도하기 전에 각각의 새로운 시스템에 대해 결정되어야합니다. 이것은 평생 예측을 위해 수행 된 가속 테스트의 온도를 포함하여 범위에서 선택된 여러 수준의 온도에서 테스트를 사용하여 수행 할 수 있습니다.

모델은 분해 메커니즘 변경으로 인한 실수를 피하기 위해 물리 화학적 과정을 기반으로해야하지만, 이는 다소 복잡한 작업이므로 대부분의 사용 가능한 모델은 경험적입니다. 경험적 모델은 장치 및 조건을 설정할 수있는 조건에 완벽하게 적합 할 수 있지만 그럼에도 불구하고 다른 시스템에 신중하게 적용해야합니다. 그렇기 때문에 태양열 거울에 관한 다른 모델에 대한 비판적 분석도 작성된 이유입니다. 이 작업은 온도, 조도, 습도, 물 및 화학적 스트레스 요인에 대해 실현되었으며,이 모든 모델을 함께 결합하여 전 세계 표현을 얻는 데 문제가 곧 해결되었습니다.

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우리는이 작업이 커뮤니티가 성능을 향상시키는 더 나은 방법으로 태양열 재료와 구성 요소의 내구성을 평가하는 데 도움이되기를 바랍니다.


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