Benitez, Daniel und Kölsch, Benedikt und Blackburn, Tom und Knowles, Alexander und Ma, Kan und Kerbstadt, Michael und White, Emma und Galetz, Mathias und Pinomaa, Tatu und Freimane, Liva und Laukkanen, Anssi und Navas, Marta und Hernandez, Rebeca (2026) High-performance materials for particles and supercritical CO2 heat exchangers of next-generation concentrated solar power plant systems. Mrs Bulletin. Cambridge University Press. doi: 10.1557/s43577-025-01049-9. ISSN 0883-7694.
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Kurzfassung
High-temperature heat exchangers for concentrated solar thermal systems operating at up to 750°C and 250 bar face challenges, including creep, oxidation, corrosion, thermal cycling, and particle-driven erosion. The COMPASsCO2 project explored Cr-based superalloys as cost-effective alternatives to conventional Ni-based alloys. Two novel material systems were developed: Cr-NiAl alloys with Fe additions that reached homogeneous microstructures and stable NiAl precipitates, enhancing high-temperature strength, and Cr-Si alloys showing exceptional hardness and erosion resistance. Although high ductile-to-brittle transition temperatures limited the use of Cr-Si as bulk materials, they proved effective as protective slurry coatings. A novel Cr-Si diffusion coating process was developed and validated through oxidation and erosion testing. Laboratory-scale testing under simulated conditions was supported by computational wear modeling, thermodynamic simulations, and machine-learning-based microstructural analysis. These findings highlight material solutions applicable to the particle/sCO2 use case and relevant to other high-temperature, chemically aggressive industrial environments.
| elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/223380/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Titel: | High-performance materials for particles and supercritical CO2 heat exchangers of next-generation concentrated solar power plant systems | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Autoren: |
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| Datum: | 11 März 2026 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Erschienen in: | Mrs Bulletin | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.1557/s43577-025-01049-9 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Verlag: | Cambridge University Press | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 0883-7694 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Stichwörter: | coating; extreme environment; Cr-Based Alloys | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Forschungsbereich: | Energie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Programm: | Materialien und Technologien für die Energiewende | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Programmthema: | Thermische Hochtemperaturtechnologien | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Schwerpunkt: | Energie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Forschungsgebiet: | E SW - Solar- und Windenergie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben): | E - Condition Monitoring | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Standort: | Köln-Porz | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institute & Einrichtungen: | Institut für Solarforschung | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Hinterlegt von: | Benitez, Daniel | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Hinterlegt am: | 30 Mär 2026 13:55 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Letzte Änderung: | 30 Mär 2026 13:55 |
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