Deunyddiau Organosilicon: "gwarcheidwaid anweledig" y diwydiannau ynni a storio ynni newydd.
Mae organosilicon diymhongar yn sbarduno chwyldro deunyddiau yn y maes ynni newydd!
Yn y diwydiant ynni newydd ffyniannus heddiw, er ein bod yn canolbwyntio ar ddwysedd ynni batri ac effeithlonrwydd trosi ffotofoltäig, mae math o "ddeunydd anweledig" yn dawel yn diogelu diogelwch a sefydlogrwydd systemau ynni newydd-defnyddiau organosilicon. O amgáu ffotofoltäig i reolaeth thermol batri, o ychwanegion electrolyt i amddiffyn byffer, mae organosilicon, gyda'i strwythur moleciwlaidd a'i briodweddau unigryw, wedi dod yn ddeunydd allweddol anhepgor yn y maes ynni newydd.
"Angel Gwarcheidwad" y Diwydiant Ffotofoltäig: Deunyddiau Amgáu Organosilicon
Yn y maes ffotofoltäig, mae modiwlau yn agored i'r awyr agored am gyfnodau estynedig, gan wynebu heriau lluosog gan gynnwys ymbelydredd uwchfioled, amrywiadau tymheredd, a chorydiad lleithder. Yn ddiweddar, datblygodd tîm Cemeg Ynni Polymer ym Mhrifysgol Normal Gannan ddeunydd amgáu elastomer organosilicon perfformiad uchel. Mae hyn nid yn unig yn gyrru arloesedd mewn technoleg amgáu celloedd ffotofoltäig ond hefyd yn effeithiol yn datrys heriau allweddol sy'n ymwneud ag arafu fflamau, cyfeillgarwch amgylcheddol, a gwrthsefyll traul.
Mae gwerth y deunydd amgáu hwn yn gorwedd nid yn unig yn ei amddiffyniad ond hefyd yn ei allu i wella effeithlonrwydd cynhyrchu pŵer. Mae ymchwilwyr ym Mhrifysgol Sichuan wedi datblygu gorchudd llithrig, hunan-lanhau iawn yn seiliedig ar resin silicon ac olew methyl silicon, y gellir ei roi ar wyneb paneli ffotofoltäig. Mae'r cotio hwn nid yn unig yn hydroffobig (gydag ongl cyswllt dŵr sefydlog o hyd at 109 gradd), ond mae ganddo hefyd drosglwyddiad optegol rhagorol, a all wella effeithlonrwydd cychwynnol celloedd solar 0.18%. Hyd yn oed yn fwy syndod, nid yw perfformiad y cotio wedi newid yn ei hanfod hyd yn oed ar ôl 100 cylch o sgleinio gyda phapur tywod 400-graean.
Mae "wal dân" ar gyfer diogelwch batri: rheoli thermol Organosilicon a deunyddiau amddiffyn
Rhedeg thermol batri yw'r her ddiogelwch fwyaf sy'n wynebu cerbydau ynni newydd a gorsafoedd pŵer storio ynni. Pan fydd batri sengl yn profi rhediad thermol, mae atal lledaeniad gwres ac atal tân rhag lledaenu yn dod yn her dechnolegol allweddol.
Mae'r prosiect "Ymchwil a Datblygu Dargludedd Thermol Uchel a Deunyddiau Organosilicon Amlswyddogaethol Inswleiddio Cryf" a lansiwyd yn ddiweddar gan Brifysgol Technoleg Wuhan wedi buddsoddi 10.94 miliwn yuan i oresgyn technolegau craidd deunyddiau rheoli thermol. Bydd y deunydd hwn ar yr un pryd yn bodloni gofynion deuol dargludedd thermol uchel ac inswleiddio cryf, gan ddarparu ateb ar gyfer gwasgaru gwres o fatris pŵer ac atal cylchedau byr.
"byffer" y modiwl batri: cyflawni ysgafn a diogelwch
Mewn modiwlau batri, mae angen pad clustogi rhwng y gell batri a phlât diwedd y modiwl i gyflawni swyddogaethau lluosog megis byffro mecanyddol, cymorth rheoli thermol, ac amddiffyniad inswleiddio trydanol. Mae gweithgynhyrchu padiau clustogi polywrethan yn anwahanadwy oddi wrth "reolaeth fanwl" olew silicon arbennig.
Mae olew silicon arbenigol yn gweithredu fel "rheoleiddiwr celloedd" a "sefydlogydd rhyngwyneb" yn y broses ewyno polywrethan. Trwy reoli'r tensiwn rhwng yr wynebau hylif nwy yn union, mae'n galluogi cannoedd o filiynau o swigod maint micron i gnewyllo a thyfu'n unffurf ac yn drefnus, gan gynyddu cyfradd y celloedd caeedig i dros 92%. Mae arbrofion yn dangos, ar ôl ychwanegu olew silicon arbenigol, bod diamedr mandwll cyfartalog wedi gostwng o 450 μm i 280 μm, a gostyngwyd gwyriad safonol dosbarthiad maint mandwll 40%.
Mae'r union reolaeth hon nid yn unig yn arwain at optimeiddio strwythurol ond hefyd gwella perfformiad. Gostyngodd set gywasgu'r pad clustogi sy'n cynnwys olew silicon arbennig o 18.7% i 9.3% ar ôl 1000 awr ar 85 gradd, tra bod y tymheredd cychwyn dadelfennu thermol wedi cynyddu o 275 gradd i 298 gradd. Yn bwysicach fyth, mewn profion cydweddoldeb electrolyte, dim ond -0.03% oedd cyfradd newid màs y pad clustogi a addaswyd gydag olew silicon arbennig, tra bod deunyddiau cyffredin yn arddangos powdrio a chracio arwyneb.
"Stabilizer" ar gyfer batris foltedd uchel: ychwanegion electrolyt Organosilicon
Wrth i batris ïon lithiwm symud tuag at folteddau uwch, mae electrolytau traddodiadol yn dueddol o ddadelfennu o dan foltedd uchel, gan effeithio ar berfformiad batri. Mae ymchwilwyr ym Mhrifysgol Hubei wedi darganfod y gall defnyddio bis(trimethylsiloxymethylsilane) (HTMS) fel ychwanegyn foltedd uchel ddatrys y broblem hon yn effeithiol.
Gall y bondiau ocsigen silicon (Si-O) mewn HTMS rwymo i gynhyrchion asidig yn yr electrolyte, gan arafu cyrydiad y deunydd catod. Ar yr un pryd, ar y cyd â fflworoethylen carbonad (FEC), mae haen rhyngwyneb gwrthiant isel sy'n cynnwys fflworid lithiwm a chyfansoddion organosilicon yn cael ei ffurfio rhwng yr electrod a'r electrolyte. Mae batris Li / LNMO sy'n defnyddio'r dechnoleg hon yn cynnal cynhwysedd uchel o 120.78 mAh / g ar ôl 100 cylch ar 1C o dan foltedd uchel o 5V. Hyd yn oed yn fwy trawiadol, ar dymheredd isel o -20 gradd, mae'r batri yn dal i gynnal cynhwysedd penodol o 103.96 mAh / g ar ôl 200 o gylchoedd yn 1C, gan berfformio'n sylweddol well na electrolytau traddodiadol.
Rhagolygon ar gyfer y Dyfodol: Potensial Diderfyn Organosilicon yn y Maes Ynni Newydd
O becynnu ffotofoltäig i reolaeth thermol batri, o ychwanegion electrolyt i amddiffyn byffer, mae deunyddiau organosilicon yn dod yn ddeunydd allweddol anhepgor yn y diwydiant ynni newydd oherwydd eu gwrthiant tymheredd uchel ac isel rhagorol, inswleiddio trydanol, sefydlogrwydd cemegol a dyluniad.
Yn y dyfodol, gyda datblygiad parhaus cerbydau ynni newydd, gorsafoedd pŵer storio ynni, cynhyrchu pŵer ffotofoltäig, a meysydd eraill, bydd y gofynion ar gyfer perfformiad deunydd yn dod yn fwy llym. Bydd dargludedd thermol uchel, inswleiddio cryf, ymwrthedd foltedd uchel, a gwrthiant tymheredd uchel yn dod yn gyfarwyddiadau datblygu pwysig ar gyfer deunyddiau organosilicon. Fel y dangoswyd gan y prosiect ym Mhrifysgol Technoleg Wuhan, trwy ddylunio moleciwlaidd manwl gywir a optimeiddio fformiwleiddiad, disgwylir i ddeunyddiau organosilicon gyflawni datblygiadau diwydiannu o fewn 1- 2 flynedd, gan ddarparu deunyddiau dibynadwy a chost isel a gynhyrchir yn ddomestig ar gyfer diwydiant ynni newydd fy ngwlad.
Yn y chwyldro ynni newydd hwn, efallai nad deunyddiau organosilicon yw'r prif gymeriadau mwyaf disglair, ond nhw yw'r "arwyr anweledig" sy'n diogelu diogelwch a sefydlogrwydd y system yn dawel. Gyda datblygiad parhaus gwyddoniaeth deunyddiau, bydd y "gwarcheidwad anweledig" hwn yn chwarae rhan gynyddol bwysig ym maes ynni newydd.
