В даний час досить значна частина від загальної кількості електричної енергії, що виробляється на всій земній кулі, припадає на частку теплових електростанцій, на яких спалюється газ, вугілля та інші види викопного палива. Природно, що весь час вчені та інженери намагаються розробити нові технології, спрямовані на збільшення ефективності теплових електростанцій, і недавно дослідники з Массачусетського технологічного інституту запропонували застосування графенового покриття для деяких елементів теплообмінників і пароконденсаторов, що дозволяє збільшити ефективність теплових електростанцій на кілька відсотків. А ці кілька відсотків виливаються в мільйони доларів економії щорічно для однієї окремої електростанції.
На традиційній теплової електростанції енергія палива, що спалюється використовується для перетворення води в перегрітий пар. Ця пара обертає лопаті турбіни, пов'язаної з електрогенератором, втрачаючи при цьому свою енергію і перетворюючись назад в рідку воду. Вода знову нагрівається, перетворюється на пару і цикл повністю повторюється.
Дослідники з Массачусетського технологічного інституту вивчили роботу активних елементів теплообмінників і пароконденсаторов, які використовуються на останньому етапі циклу теплової станції. Дослідження показали, що покриття їх поверхні шаром графена дозволить в три-чотири рази збільшити ефективність процесу теплопередачі. Так як цей етап є одним з ключових етапів циклу теплової станції, збільшення його ефективності призведе до збільшення загальної ефективності роботи станції в цілому на 2-3 відсотки. І, не дивлячись на такий незначний приріст, ці відсотки можуть забезпечити економію на рівні мільйонів доларів на рік.
Теплообмінники і пароконденсатори, які представляють собою котушки з металевою, зазвичай мідної, трубки, розміщені в потоці пари, втрачають свою ефективність за рахунок утворення на їх поверхні тонкої водяної плівки, яка виступає в ролі теплової ізоляції. Відомо, що графен володіє сильними гідрофобними (водовідштовхувальними) властивостями і ця особливість матеріалу була використана для того, щоб осідає на поверхні волога формувалася у вигляді крапель, які не затримуються на поверхні надовго. Раніше були зроблені спроби виготовлення полімерних гідрофобних покриттів, але вони закінчилися невдачею через те, що ці покриття були досить товстими, виступаючи самі як теплової ізолятор, або служили короткий час, виходячи з ладу під впливом перегрітої пари.
Випробування елементів теплообмінників, покритих графеном, були зроблені в середовищі звичайного, нагрітого до 100 градусів Цельсія, водяної пари. Ці випробування показали, що теплопровідність таких елементів в чотири рази перевищує теплопровідність елементів, на поверхні яких немає ніякого покриття. А при підвищенні температури пара і збільшенні перепаду температур в теплообміннику теплопровідність може бути збільшена в 5-7 разів.
Що вкрай важливо, графенових покриття не показало ніяких ознак деградації протягом випробувань, які тривали два тижні. Для порівняння, якість одного з найстійкіших полімерних покриттів почав погіршуватися вже через 3 години, а через 12 годин воно повністю припинило працювати.
Нанесення графенового покриття на елементи теплообмінників і пароконденсаторов проводиться за допомогою стандартного процесу хімічного осадження з парової фази. А дослідники планують довести все розроблені ними технології до комерційного рівня вже до кінця цього року.