超导输电是未来电力的发展方向吗
众所周知,常规金属导体,即使是导电性非常好的金银铜铁铝铂等,在室温下也是具有一D电阻的。因为造价原因,我们现在使用的输电线主要采用的是铜铝合金。为了尽可能地减小输电损耗,通常采用的是高压甚###超高压输电的方式。即使如此,常规输电过程造成的损耗也有15%左右。要想避免输电损耗,###合适的办法就是采用超导电缆。
然而,任何涉及大规模应用的东西,性价比是###要务。也就是说,即使超导电缆输电损耗为零,但是其成本太高,一般用不起。如果用常规超导电缆,采用的是Nb-Ti线或Nb3Sn材料,临界温度在20 K以下,意味着需要依赖于昂贵的液氦。而且氦气因为分子直径小,比热容小,非常容易蒸发和漏掉,维持如此低的温度代价是极其高昂的。因此,高温超导电缆,能够工作在液氮温度,固然是重要的选择,因为液氮便宜太多了。但是高温超导电缆同样存在问题,因为其主要成分是铜氧化物,本身机械性能很差,非常脆弱、各向异性很强且存在弱连接问题。解决的办法就是采用金属包套或者金属基带,例如Bi2212线材就是采用银包套,YBaCuO带材就是金属基带。简单的金属基带还是不够的,还需要电化学法镀上缓冲层和保护层,也需要银包套和铜保护。那么对于高温超导金属基带而言,成本主要来自于金属基带本身以及贵金属银包套,相比之下内部的高温超导层材料成本几乎可以忽略不计。目前###便宜的金属基带就是不锈钢,但是不锈钢做出来的高温超导带材性能还有待提升。还有就是成品率的问题,一千米的超导线带材其实需要做好几千米才能成功一个。
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