超導(dǎo)輸電是未來電力的發(fā)展方向嗎
眾所周知，常規(guī)金屬導(dǎo)體，即使是導(dǎo)電性非常好的金銀銅鐵鋁鉑等，在室溫下也是具有一D電阻的。因為造價原因，我們現(xiàn)在使用的輸電線主要采用的是銅鋁合金。為了盡可能地減小輸電損耗，通常采用的是高壓甚###超高壓輸電的方式。即使如此，常規(guī)輸電過程造成的損耗也有15%左右。要想避免輸電損耗，###合適的辦法就是采用超導(dǎo)電纜。
然而，任何涉及大規(guī)模應(yīng)用的東西，性價比是###要務(wù)。也就是說，即使超導(dǎo)電纜輸電損耗為零，但是其成本太高，一般用不起。如果用常規(guī)超導(dǎo)電纜，采用的是Nb-Ti線或Nb3Sn材料，臨界溫度在20 K以下，意味著需要依賴于昂貴的液氦。而且氦氣因為分子直徑小，比熱容小，非常容易蒸發(fā)和漏掉，維持如此低的溫度代價是極其高昂的。因此，高溫超導(dǎo)電纜，能夠工作在液氮溫度，固然是重要的選擇，因為液氮便宜太多了。但是高溫超導(dǎo)電纜同樣存在問題，因為其主要成分是銅氧化物，本身機(jī)械性能很差，非常脆弱、各向異性很強(qiáng)且存在弱連接問題。解決的辦法就是采用金屬包套或者金屬基帶，例如Bi2212線材就是采用銀包套，YBaCuO帶材就是金屬基帶。簡單的金屬基帶還是不夠的，還需要電化學(xué)法鍍上緩沖層和保護(hù)層，也需要銀包套和銅保護(hù)。那么對于高溫超導(dǎo)金屬基帶而言，成本主要來自于金屬基帶本身以及貴金屬銀包套，相比之下內(nèi)部的高溫超導(dǎo)層材料成本幾乎可以忽略不計。目前###便宜的金屬基帶就是不銹鋼，但是不銹鋼做出來的高溫超導(dǎo)帶材性能還有待提升。還有就是成品率的問題，一千米的超導(dǎo)線帶材其實需要做好幾千米才能成功一個。
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