Organosilikon materiallar: yangi energiya va energiya saqlash sanoatining "ko'rinmas qo'riqchilari".
Oddiy organosilikon yangi energiya sohasida moddiy inqilobni keltirib chiqarmoqda!
Bugungi jadal rivojlanayotgan yangi energetika sanoatida biz akkumulyator quvvati zichligi va fotovoltaik konversiya samaradorligiga eʼtibor qaratsak, bir turdagi “koʻrinmas material” yangi energiya tizimlari-orgasilikon materiallarining xavfsizligi va barqarorligini jimgina himoya qiladi. Fotovoltaik inkapsulyatsiyadan batareyaning issiqlik boshqaruvigacha, elektrolitlar qo'shimchalaridan bufer himoyasigacha, organosilikon o'zining noyob molekulyar tuzilishi va xususiyatlari bilan yangi energiya sohasida ajralmas asosiy materialga aylandi.
Fotovoltaik sanoatning "qo'riqchi farishtasi": organosilikon kapsülleme materiallari
Fotovoltaik maydonda modullar uzoq vaqt davomida ochiq havoda ta'sir qiladi, ultrabinafsha nurlanish, harorat o'zgarishi va namlik korroziyasi kabi ko'plab qiyinchiliklarga duch keladi. Gannan Normal Universitetining Polimer energiya kimyosi jamoasi yaqinda yuqori samarali{1}}organosilikon elastomer kapsülleme materialini ishlab chiqdi. Bu nafaqat fotovoltaik hujayra inkapsulyatsiyasi texnologiyasida innovatsiyalarni rivojlantiradi, balki olovga chidamlilik, atrof-muhitga zarar etkazmaslik va aşınmaya bardoshlilik bilan bog'liq asosiy muammolarni samarali hal qiladi.
Ushbu kapsülleme materialining qiymati nafaqat uning himoyasida, balki energiya ishlab chiqarish samaradorligini oshirish qobiliyatida hamdir. Sichuan universiteti tadqiqotchilari fotovoltaik panellar yuzasiga surtilishi mumkin bo‘lgan silikon smola va metil silikon moyi asosidagi ultra{1}}siluvchan, o‘zini{2}}tozalovchi qoplamani ishlab chiqdilar. Ushbu qoplama nafaqat hidrofobik (109 darajagacha bo'lgan statik suv bilan aloqa qilish burchagi bilan), balki quyosh batareyalarining dastlabki samaradorligini 0,18% ga oshirishi mumkin bo'lgan ajoyib optik o'tkazuvchanlikka ega. Bundan ham ajablanarlisi shundaki, qoplamaning ishlashi hatto 400 gritli zımpara bilan 100 marta silliqlashdan keyin ham deyarli o'zgarmaydi.
Batareya xavfsizligi uchun "xavfsizlik devori": Organosilicon termal boshqaruv va himoya materiallari
Batareyaning termal qochib ketishi yangi energiya vositalari va energiya saqlash elektr stantsiyalari oldida turgan eng katta xavfsizlik muammosidir. Bitta akkumulyator termal qochib ketganda, issiqlik tarqalishining oldini olish va yong'in tarqalishini to'xtatish asosiy texnologik muammoga aylanadi.
Yaqinda Wuhan Texnologiya Universiteti tomonidan boshlangan "Yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi va kuchli izolyatsiyali ko'p funktsiyali organosilikon materiallarini tadqiq qilish va rivojlantirish" loyihasi issiqlik boshqaruvi materiallarining asosiy texnologiyalarini yengish uchun 10,94 million yuan sarmoya kiritdi. Ushbu material bir vaqtning o'zida yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi va kuchli izolyatsiyaning ikki tomonlama talablariga javob beradi, batareyalardan issiqlikni tarqatish va qisqa tutashuvlarning oldini olish uchun yechim beradi.
Batareya modulining "buferi": ham engil, ham xavfsizlikka erishish
Batareya modullarida mexanik tamponlash, issiqlik boshqaruvi yordami va elektr izolyatsiyasini himoya qilish kabi bir nechta funktsiyalarni bajarish uchun batareya xujayrasi va modul so'nggi plitasi o'rtasida bufer pad kerak bo'ladi. Poliuretan tampon prokladkalarini ishlab chiqarish maxsus silikon moyining "aniq nazorati" dan ajralmasdir.
Ixtisoslashgan silikon moyi poliuretan ko'piklash jarayonida "hujayra regulyatori" va "interfeys stabilizatori" vazifasini bajaradi. Gaz{1}}suyuqlik oraliq tarangligini aniq nazorat qilish orqali u yuzlab million mikron{2}}oʻlchamdagi pufakchalarning yadrolanishi va bir xil va tartibli oʻsishiga imkon beradi, bu esa hujayraning yopiq- tezligini 92% dan oshadi. Tajribalar shuni ko'rsatadiki, maxsus silikon moyi qo'shilgandan so'ng, o'rtacha teshik diametri 450 mkm dan 280 mkm gacha kamaydi va g'ovak hajmi taqsimotining standart og'ishi 40% ga kamaydi.
Ushbu aniq nazorat nafaqat strukturani optimallashtirishga, balki ish faoliyatini yaxshilashga ham olib keladi. Maxsus silikon moyni o'z ichiga olgan tampon yostig'ining siqish to'plami 85 daraja haroratda 1000 soatdan keyin 18,7% dan 9,3% gacha kamaydi, termal parchalanishni boshlash harorati esa 275 darajadan 298 darajaga ko'tarildi. Bundan ham muhimi, elektrolitlar mosligini tekshirishda maxsus silikon moyi bilan o'zgartirilgan tampon yostig'ining massa o'zgarishi tezligi atigi -0,03% ni tashkil etdi, oddiy materiallar esa sirt kukunlari va yorilishlarni ko'rsatdi.
Yuqori kuchlanishli akkumulyatorlar uchun "stabilizator": organosilikon elektrolitlar qo'shimchalari
Lityum{0}}ionli batareyalar yuqori kuchlanish tomon harakatlanar ekan, an'anaviy elektrolitlar yuqori kuchlanish ostida parchalanishga moyil bo'lib, batareyaning ishlashiga ta'sir qiladi. Xubey universiteti tadqiqotchilari bis(trimetilsiloksimetilsilan) (HTMS) dan yuqori kuchlanishli qoʻshimcha sifatida foydalanish bu muammoni samarali hal qilishini aniqladilar.
HTMS tarkibidagi kremniy-kislorod aloqalari (Si{1}}O) elektrolitlardagi kislotali mahsulotlar bilan bog‘lanib, ularning katod materialining korroziyasini sekinlashtiradi. Bir vaqtning o'zida floroetilen karbonat (FEC) bilan birgalikda elektrod va elektrolit o'rtasida litiy ftorid va organosilikon birikmalarini o'z ichiga olgan past-qarshilikli interfeys qatlami hosil bo'ladi. Ushbu texnologiyadan foydalanadigan Li/LNMO batareyalari 5V yuqori kuchlanish ostida 1C da 100 tsikldan keyin 120,78 mAh/g yuqori quvvatni saqlab turadi. Bundan ham ta'sirlisi shundaki, -20 daraja past haroratda batareya 1C da 200 tsikldan keyin hamon 103,96 mA / g o'ziga xos quvvatni saqlab, an'anaviy elektrolitlardan sezilarli darajada ustun turadi.
Kelajakdagi istiqbol: yangi energiya sohasida organosilikonning cheksiz salohiyati
Fotovoltaik qadoqlashdan batareyaning issiqlik boshqaruvigacha, elektrolitlar qo'shimchalaridan bufer himoyasigacha, organosilikon materiallar mukammal yuqori va past haroratga chidamliligi, elektr izolyatsiyasi, kimyoviy barqarorlik va dizayn qobiliyati tufayli yangi energiya sanoatida ajralmas asosiy materialga aylanmoqda.
Kelajakda yangi energiya vositalari, energiya saqlash elektr stantsiyalari, fotovoltaik energiya ishlab chiqarish va boshqa sohalarning uzluksiz rivojlanishi bilan moddiy ishlashga qo'yiladigan talablar yanada qattiqroq bo'ladi. Yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi, kuchli izolyatsiya, yuqori kuchlanish qarshiligi va yuqori haroratga chidamliligi organosilikon materiallari uchun muhim rivojlanish yo'nalishlariga aylanadi. Vuxan texnologiya universiteti loyihasida koʻrsatilganidek, aniq molekulyar dizayn va formulalarni optimallashtirish orqali organosilikon materiallari 1-2 yil ichida sanoatlashtirish yutuqlariga erishib, mamlakatimning yangi energetika sanoati uchun ishonchli va arzon mahalliy ishlab chiqarilgan materiallarni taqdim etishi kutilmoqda.
Ushbu yangi energiya inqilobida kremniy organi materiallari eng ko'zni qamashtiruvchi qahramonlar bo'lmasligi mumkin, ammo ular tizimning xavfsizligi va barqarorligini jimgina himoya qiladigan "ko'rinmas qahramonlar". Materialshunoslikning uzluksiz rivojlanishi bilan bu "ko'rinmas qo'riqchi" yangi energiya sohasida tobora muhim rol o'ynaydi.
