Bahan organosilikon: "penjaga halimunan" bagi industri tenaga dan simpanan tenaga baharu.
Organosilikon yang sederhana mencetuskan revolusi bahan dalam medan tenaga baharu!
Dalam industri tenaga baharu yang berkembang pesat hari ini, sementara kami menumpukan pada ketumpatan tenaga bateri dan kecekapan penukaran fotovoltaik, sejenis "bahan halimunan" secara senyap melindungi keselamatan dan kestabilan sistem tenaga baharu-bahan organosilikon. Daripada enkapsulasi fotovoltaik kepada pengurusan haba bateri, daripada bahan tambahan elektrolit kepada perlindungan penimbal, organosilikon, dengan struktur dan sifat molekulnya yang unik, telah menjadi bahan utama yang amat diperlukan dalam medan tenaga baharu.
"Malaikat Penjaga" Industri Fotovoltaik: Bahan Enkapsulasi Organosilikon
Dalam medan fotovoltaik, modul terdedah kepada luar untuk tempoh yang lama, menghadapi pelbagai cabaran termasuk sinaran ultraungu, variasi suhu dan kakisan lembapan. Pasukan Kimia Tenaga Polimer di Gannan Normal University baru-baru ini telah membangunkan-bahan pengkapsulan elastomer organosilicon berprestasi tinggi. Ini bukan sahaja memacu inovasi dalam teknologi pengkapsulan sel fotovoltaik tetapi juga berkesan menyelesaikan cabaran utama yang berkaitan dengan kalis nyalaan, keramahan alam sekitar dan rintangan haus.
Nilai bahan enkapsulasi ini bukan sahaja terletak pada perlindungannya tetapi juga pada keupayaannya untuk meningkatkan kecekapan penjanaan kuasa. Penyelidik di Universiti Sichuan telah membangunkan salutan ultra-licin, pembersihan sendiri-berasaskan resin silikon dan minyak silikon metil, yang boleh digunakan pada permukaan panel fotovoltan. Salutan ini bukan sahaja hidrofobik (dengan sudut sentuhan air statik sehingga 109 darjah ), tetapi juga mempunyai penghantaran optik yang sangat baik, yang boleh meningkatkan kecekapan awal sel suria sebanyak 0.18%. Lebih mengejutkan, prestasi salutan pada dasarnya kekal tidak berubah walaupun selepas 100 kitaran penggilap dengan kertas pasir 400 grit.
"Tembok api" untuk keselamatan bateri: Pengurusan haba organosilicon dan bahan perlindungan
Larian haba bateri ialah cabaran keselamatan terbesar yang dihadapi oleh kenderaan tenaga baharu dan stesen janakuasa simpanan tenaga. Apabila satu bateri mengalami larian haba, menghalang penyebaran haba dan menghentikan penyebaran api menjadi cabaran teknologi utama.
Projek "Penyelidikan dan Pembangunan Kekonduksian Terma Tinggi dan Bahan Organosilikon Pelbagai Fungsi Penebat Kuat" yang dilancarkan baru-baru ini oleh Universiti Teknologi Wuhan telah melabur 10.94 juta yuan untuk mengatasi teknologi teras bahan pengurusan haba. Bahan ini pada masa yang sama akan memenuhi keperluan dwi kekonduksian haba yang tinggi dan penebat yang kuat, menyediakan penyelesaian untuk menghilangkan haba daripada bateri kuasa dan mencegah litar pintas.
"Penimbal" modul bateri: mencapai kedua-dua ringan dan keselamatan
Dalam modul bateri, pad penimbal diperlukan antara sel bateri dan plat hujung modul untuk melaksanakan pelbagai fungsi seperti penimbalan mekanikal, bantuan pengurusan haba dan perlindungan penebat elektrik. Pembuatan pad penimbal poliuretana tidak dapat dipisahkan daripada "kawalan tepat" minyak silikon khas.
Minyak silikon khusus bertindak sebagai "pengatur sel" dan "penstabil antara muka" dalam proses berbuih poliuretana. Dengan mengawal ketegangan antara muka cecair-gas dengan tepat, ia membolehkan ratusan juta buih bersaiz-mikron untuk nukleus dan berkembang secara seragam dan teratur, meningkatkan-kadar sel tertutup kepada lebih 92%. Eksperimen menunjukkan bahawa selepas menambah minyak silikon khusus, diameter liang purata menurun daripada 450 μm kepada 280 μm, dan sisihan piawai taburan saiz liang dikurangkan sebanyak 40%.
Kawalan yang tepat ini bukan sahaja membawa kepada pengoptimuman struktur tetapi juga peningkatan prestasi. Set mampatan pad penimbal yang mengandungi minyak silikon khas menurun daripada 18.7% kepada 9.3% selepas 1000 jam pada 85 darjah, manakala suhu permulaan penguraian terma meningkat daripada 275 darjah kepada 298 darjah. Lebih penting lagi, dalam ujian keserasian elektrolit, kadar perubahan jisim pad penimbal yang diubah suai dengan minyak silikon khas hanya -0.03%, manakala bahan biasa mempamerkan serbuk permukaan dan retak.
"Penstabil" untuk bateri-tinggi: Bahan tambahan elektrolit organosilikon
Apabila bateri-ion litium bergerak ke arah voltan yang lebih tinggi, elektrolit tradisional terdedah kepada penguraian di bawah voltan tinggi, yang menjejaskan prestasi bateri. Penyelidik di Universiti Hubei telah mendapati bahawa menggunakan bis(trimethylsiloxymethylsilane) (HTMS) sebagai bahan tambahan-voltan tinggi boleh menyelesaikan masalah ini dengan berkesan.
Ikatan oksigen-silikon (Si-O) dalam HTMS boleh mengikat kepada produk berasid dalam elektrolit, memperlahankan kakisan bahan katod. Pada masa yang sama, bersama dengan fluoroethylene carbonate (FEC), lapisan antara muka kerintangan rendah-yang mengandungi litium fluorida dan sebatian organosilikon terbentuk antara elektrod dan elektrolit. Bateri Li/LNMO yang menggunakan teknologi ini mengekalkan kapasiti tinggi 120.78 mAh/g selepas 100 kitaran pada 1C di bawah voltan tinggi 5V. Lebih mengagumkan lagi, pada suhu rendah -20 darjah , bateri masih mengekalkan kapasiti khusus 103.96 mAh/g selepas 200 kitaran pada 1C, dengan ketara mengatasi prestasi elektrolit tradisional.
Tinjauan Masa Depan: Potensi Organosilicon Tanpa Had dalam Bidang Tenaga Baharu
Daripada pembungkusan fotovoltaik kepada pengurusan haba bateri, daripada bahan tambahan elektrolit kepada perlindungan penimbal, bahan organosilikon menjadi bahan utama yang amat diperlukan dalam industri tenaga baharu kerana rintangan suhu tinggi dan rendah yang sangat baik, penebat elektrik, kestabilan kimia dan kebolehreka bentuk.
Pada masa hadapan, dengan pembangunan berterusan kenderaan tenaga baharu, stesen janakuasa simpanan tenaga, penjanaan kuasa fotovoltaik, dan bidang lain, keperluan untuk prestasi bahan akan menjadi lebih ketat. Kekonduksian haba yang tinggi, penebat kuat, rintangan voltan tinggi, dan rintangan suhu tinggi akan menjadi arahan pembangunan penting untuk bahan organosilikon. Seperti yang ditunjukkan oleh projek di Universiti Teknologi Wuhan, melalui reka bentuk molekul yang tepat dan pengoptimuman rumusan, bahan organosilikon dijangka mencapai kejayaan perindustrian dalam masa 1-2 tahun, menyediakan bahan yang boleh dipercayai dan kos rendah yang dihasilkan dalam negara untuk industri tenaga baharu negara saya.
Dalam revolusi tenaga baharu ini, bahan organosilikon mungkin bukan protagonis yang paling mempesonakan, tetapi mereka adalah "wira halimunan" yang secara senyap menjaga keselamatan dan kestabilan sistem. Dengan kemajuan berterusan sains bahan, "penjaga ghaib" ini akan memainkan peranan yang semakin penting dalam bidang tenaga baharu.
