Doktorsvörn í vélaverkfræði - Andri Ísak Þórhallsson

Vörninni verður streymt

Doktorsefni: Andri Ísak Þórhallsson

Heiti ritgerðar: Tæringarhegðun efna í háhita jarðhitaumhverfi (Corrosion Behaviour of Materials in High-Temperature Geothermal Environments)

Andmælendur:
Dr. Richard Barker, dósent við University of Leeds, Bretlandi
Dr. Marc Singer, dósent við University of Ohio, Bandaríkjunum

Leiðbeinandi: Dr. Sigrún Nanna Karlsdóttir, prófessor við Iðnaðarverkfræði-, vélaverkfræði- og tölvunarfræðideild HÍ

Einnig í doktorsnefnd:
Dr. Andri Stefánsson, prófessor við Jarðvísindadeild HÍ
Dr. Christiaan Petrus Richter, prófessor við Iðnaðarverkfræði-, vélaverkfræði- og tölvunarfræðideild HÍ

Doktorsvörn stýrir: Dr. Rúnar Unnþórsson, prófessor og deildarforseti Iðnaðarverkfræði-, vélaverkfræði- og tölvunarfræðideildar HÍ

Ágrip

Jarðhitaorkunýtni vökva með háa entalpíu (vermi) er ein af mörgum aðferðum sem hægt er að nota til að stuðla að umhverfisvænni og sjálfbærri orkunotkun í framtíðinni. Til að gera þessa tegund orkunýtni arðbæra þarf hins vegar að yfirvinna nokkrar tæknilegar hindranir, þ.m.t. rétt val á hráefnum sem hefur gott tæringarþol í jarðhitafóðringar og búnaði fyrir jarðhitaorkuver. Þessi doktorsritgerð fjallar um rannsókn á tæringarhegðun svarts stáls og annarra tæringarþolinna melma í hermdum jarðhitavökva við há hitastig. Tæringarprófanir á málm- og melmissýnum (svart stál, ryðfrí stál, nikkel melmi og títanium melmi) voru framkvæmdar í yfirhitaðri gufu með H2S, CO2 og HCl við 350 °C og 10 börG. Nokkur sýnanna voru einnig prófuð eftir að kísiloxíð (SiO2) hafði verið útfellt á sýnin. Einnig voru sýni prófuð við suðu og þéttingu á hermdum jarðhitavökva við 10 börG og við lægri hitastig en 350°C. Svart stál og háentrópíumelmi með kopar (Cu) tærðust greinilega en aðrir tæringarþolnir málmar tærðust ekki. Ennfremur varð tæringarskaði í svörtu stáli meiri við suðu og þéttingu á jarðhitavökvanum en í yfirhituðum vökva sem sýnir að tæringarhegðun stálsins er háð ástandi og hitastigi tæringarvökvans. Tæringarskemmdir á háentrópíumelmum sem innihéldu kopar jukust með meira koparinnihaldi melmisins í tæringarprófunum í yfirhituðum vökva. Auknar tæringarskemmdir er hægt að útskýra með auknum styrk á koparríkum fösum í háentrópíumelminu. Tæringarhraði var metinn með vigtartapi og var lægri en 0,1 mm/ár fyrir öll sýnin sem voru prófuð í yfirhituðum vökva. Uppbygging og myndgreining efnis og tæringarleifa var greind í rafeindasmásjá (SEM) og efnasamsetning þeirra var greind í XEDS greini og röntgengreini (XRD). Niðurstöðurnar sýna að tæringarþolin melmi verða ekki fyrir tæringu í yfirhituðum hermdum jarðhitavökvanum. Þessi melmi ætti því að velja frekar en svart stál eða háentrópíumelmi sem innihalda kopar í jarðhitaumhverfi með yfirhituðum vökva.

Um doktorsefnið

Andri Ísak Þórhallsson fæddist 1980 og lauk B.Sc.-námi í efnaverkfræði frá Háskóla Íslands og síðan í kjölfarið M.Sc.-námi í efnaverkfræði frá KTH í Svíþjóð. Eftir meistaranámið vann Andri sem verkfræðingur og stjórnandi í álframleiðsluverksmiðjum en hóf svo doktorsnám árið 2016. Andri starfar nú sem framleiðslustjóri hjá Málningu hf. Andri er giftur Ragnheiði Guðmundsdóttur og saman eiga þau þrjú börn.