国外开发出基于高模量碳纤维/环氧树脂扇形风电叶片，风能捕获率高达98%
来源：以化学证道  2024-05-29 10:18:24
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原文：http://shenzhen.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-244-14407.html       随着美国等国宣布以提高可再生能源能力为重点的政策和目标，一些涉及新型改进的可再生能源技术就获得了一定的机遇。美国纽约市Xenecore公司是一家致力于开发具有更高能量捕获能力的更高效风力涡轮机叶片的公司，该公司正在利用其复合材料零件领域的专业知识，设计并开发基于阻力的扇形风力叶片。

       Xenecore公司成立于2010年，起初公司首席执行官兼创始人Jerry Choe通过在体育用品应用中使用材料技术研发碳纤维复合材料网球拍，并形成了多项专利技术。为了实现碳纤维网球拍在击球时具有高性能和高功率，而且要尽量减轻球拍对手臂的影响，经过18个月的开发期，他和他的团队开发了一种材料和工艺解决方案，现在以Xenecore商品名进行上市销售，这是一种热塑性微球产品，可以用作复合材料零件的结构芯。

       在取得上述初步的成功之后，该公司在热塑性微球技术的进一步优化上投入了大量资金，并在全球获得了250多项专利。该公司发现Xenecore产品的使用范围可以从网球拍扩展到其他应用的新机遇，如无人机叶片以及最近设计的基于阻力的风力涡轮机叶片。

       最终，Xenecore设计了一种单体扇形叶片，称为Fanturbine，由顶部和底部表皮组成，表面覆盖有Xenecore热塑性微球。这些外皮用被称为工字钢的肋骨加固。该设计是仿生的，因为肋从中心点呈扇形，很像棕榈叶上的叶子。
       Xenecore受到棕榈叶的力量和纹理的启发，开发了从中心向外扇动的肋结构

       叶片采用一步压缩成型工艺制造，使用高模量碳纤维和环氧树脂以最大限度地提高强度和稳定性，并以尽可能轻的重量抵抗高风荷载。一体式单体设计还旨在最大限度地提高稳定性，并在理论上延长叶片的寿命，因为没有接缝或粘合剂会随着时间的推移而损坏或疲劳。目前，这些叶片的第一个版本相对较小，尺寸为3×3英尺，目标是扩大到更大的尺寸，以与传统的风力叶片竞争。

       为了生产好每一个叶片，将切割好的碳纤维织物放入铝制顶部和底部模具中，并将多层Xenecore薄膜纸放置在每个皮层的顶部。模具闭合，在高温和高压下，微球膨胀成与皮层结合的轻质结构泡沫。该工艺生产出一个单一的、无缝的、无粘合剂的、I型梁自由活动的单体零件。

       Xenecore的涡轮机设计包括每个涡轮机上的四个风扇叶片，覆盖了约80%的可用表面积。风推动叶片，使转子旋转，从而在涡轮机中产生能量。根据已故巴西利亚大学航空教授Paulo Abdala博士2021年的一份白皮书，发电量在很大程度上取决于风速。扁平扇形叶片的坚固性有助于在叶片两侧产生陡峭的压差，这会增加风速和发电量。

       根据Xenecore的模拟，在理想条件下，风机理论上可以达到最大98%的风能捕获。此外，该叶片的设计可以承受飓风级的风，在模拟中，它被证明可以承受高达每小时376英里的风速，远远高于飓风的最高速度。Choe表示：这些叶片可以在不改变现有基础设施的情况下在现有涡轮机上运行。

文章来源：http://shenzhen.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-244-14407.html