NREL 开发用于风力叶片的生物质衍生树脂 PECAN

美国能源部 (DOE) 国家可再生能源实验室 (NREL，科罗拉多州戈尔登) 的研究人员通过开发一种新型可持续树脂，找到了制造可生物衍生风力叶片的现实途径，这种叶片可以通过化学方式回收，其组件也可以重复使用。

研究结果发表在 《科学》杂志新一期上。据报道，这种树脂由利用生物可衍生资源生产的材料制成，其性能与目前热固性树脂制成的叶片的行业标准相当，并且优于某些旨在可回收利用的热塑性树脂。

研究人员利用当前的制造方法和 NREL 开发的生物质衍生树脂（绰号“聚酯共价适应网络”或 PECAN），制造了一个 9 米长的原型叶片，以展示该树脂的可制造性。

《科学》 杂志论文的两位通讯作者之一尼克·罗勒 (Nic Rorrer) 表示：“某些东西只是可生物衍生或可回收，并不意味着它会变得更糟。” 

在现有技术下，风力叶片的使用寿命约为 20 年，之后可以通过机械方式回收，例如粉碎后用作混凝土填料。据称，PECAN 标志着一项飞跃，因为它能够使用温和的化学工艺回收叶片，从而可以回收叶片组件并反复使用。

国家可再生能源实验室博士后研究员、新论文第一作者 Ryan Clarke 表示：“如果操作得当，这确实是一种无限的方法。”他补充说，化学过程能够在 6 小时内完全分解原型叶片。

这篇题为“用于风力叶片回收的生物质衍生热固性材料的制造和测试”的论文涉及五个 NREL 研究中心的研究人员的工作，包括国家风能技术中心和 BOTTLE 联盟。在论文中，研究人员展示了 PECAN 叶片的报废策略，并提出了每个组件的回收和再利用策略。

NREL 机械和热能工程科学副实验室主任 Johney Green 表示：“采用 PECAN 方法来开发可回收风力涡轮机叶片，是我们努力促进能源材料循环经济的关键一步。”

对 PECAN 树脂的研究始于最终结果。科学家们希望制造出可回收的风力叶片，并开始试验可以使用哪些原料来实现这一目标。他们使用生物衍生糖开发的树脂与传统观念形成了鲜明对比，即可回收设计的叶片性能不会太好。

“仅仅因为某种东西是生物可衍生或可回收的，并不意味着它会变得更糟，”《 科学》 杂志的两位通讯作者之一尼克·罗勒说。他指出，其他人对这类材料的一个担忧是，刀片会受到更大的“蠕变”的影响，即刀片会随着时间的推移而失去形状并变形。“这确实挑战了聚合物科学领域正在发展的一种观念，即你不能使用可回收材料，因为它们的性能会不佳或蠕变太多。”

由 PECAN 树脂制成的复合材料能够保持其形状，经受住加速的耐候性验证，并且可以在与目前制造风力涡轮机叶片的现有固化周期相似的时间范围内完成。

虽然风力叶片的长度可以达到一个足球场那么长，但原型的尺寸证明了这一工艺。“9 米的规模让我们能够展示 60 米、80 米、100 米叶片规模所用到的所有相同制造工艺，”第二位通讯作者 Robynne Murray 说道。

其他合著者均来自 NREL，他们是 Erik Rognerud、Allen Puente-Urbina、David Barnes、Paul Murdy、Michael McGraw、Jimmy Newkirk、Ryan Beach、Jacob Wrubel、Levi Hamernik、Katherine Chism、Andrea Baer 和 Gregg Beckham。

美国能源部通过其先进材料和制造技术办公室和生物能源技术办公室以及 BOTTLE 联盟共同资助了这项研究。额外的研究和资金将使研究人员能够制造更大的叶片并探索更多的生物衍生配方。