Органосилицијумски материјали: „невидљиви чувари“ нове индустрије енергије и складиштења енергије.
Непретенциозни органосилицијум изазива револуцију материјала у новом енергетском пољу!
У данашњој индустрији нове енергије у процвату, док се фокусирамо на густину енергије батерија и ефикасност фотонапонске конверзије, врста „невидљивог материјала“ тихо штити безбедност и стабилност нових енергетских система-органосилицијумских материјала. Од фотонапонске инкапсулације до термичког управљања батеријама, од адитива за електролите до пуферске заштите, органосилицијум, са својом јединственом молекуларном структуром и својствима, постао је незаобилазан кључни материјал у новом енергетском пољу.
„Анђео чувар“ фотонапонске индустрије: органосилицијумски материјали за инкапсулацију
У фотонапонском пољу, модули су изложени спољашњости током дужег периода, суочавајући се са вишеструким изазовима укључујући ултраљубичасто зрачење, температурне варијације и корозију од влаге. Тим за хемију енергије полимера на Универзитету Ганнан Нормал недавно је развио материјал за инкапсулацију органосилицијумског еластомера високих{1}}учинака. Ово не само да покреће иновације у технологији инкапсулације фотонапонских ћелија, већ и ефикасно решава кључне изазове који се односе на отпорност на пламен, еколошку прихватљивост и отпорност на хабање.
Вредност овог материјала за капсулирање није само у његовој заштити већ и у његовој способности да побољша ефикасност производње електричне енергије. Истраживачи са Универзитета у Сичуану развили су ултра-клизав, самочистећи- премаз на бази силиконске смоле и метил силиконског уља, који се може нанети на површину фотонапонских панела. Овај премаз није само хидрофобан (са статичким контактним углом са водом до 109 степени), већ поседује и одличну оптичку пропусност, што може побољшати почетну ефикасност соларних ћелија за 0,18%. Што је још више изненађујуће, перформансе премаза остају суштински непромењене чак и након 100 циклуса полирања брусним папиром 400 зрна.
„Заштитни зид“ за безбедност батерија: органосилицијумски термички материјали за управљање и заштиту
Термални бег батерије је највећи безбедносни изазов са којим се суочавају нова енергетска возила и електране за складиштење енергије. Када једна батерија доживи термички бијег, спречавање ширења топлоте и заустављање ширења ватре постаје кључни технолошки изазов.
Пројекат „Истраживање и развој мултифункционалних органосилицијумских материјала високе топлотне проводљивости и јаке изолације“ који је недавно покренуо Технолошки универзитет у Вухану уложио је 10,94 милиона јуана да би се превазишле основне технологије материјала за управљање топлотом. Овај материјал ће истовремено испунити двоструке захтеве високе топлотне проводљивости и јаке изолације, пружајући решење за одвођење топлоте из енергетских батерија и спречавање кратких спојева.
"Бафер" батеријског модула: постизање и мале тежине и сигурности
Код батеријских модула, између ћелије батерије и завршне плоче модула потребна је тампон подлога за обављање више функција као што су механичко пуферовање, помоћ при управљању топлотом и заштита електричне изолације. Производња полиуретанских тампон јастучића је неодвојива од "прецизне контроле" специјалног силиконског уља.
Специјализовано силиконско уље делује као „регулатор ћелије“ и „стабилизатор интерфејса“ у процесу пењења полиуретана. Прецизном контролом међуфазног напона гаса{1}}течности, омогућава стотинама милиона мехурића величине микрона{2}} да се формирају и расту уједначено и уредно, повећавајући стопу затворених-ћелија на преко 92%. Експерименти показују да се након додавања специјализованог силиконског уља просечни пречник пора смањио са 450 μм на 280 μм, а стандардна девијација дистрибуције величине пора смањена је за 40%.
Ова прецизна контрола не води само до оптимизације структуре већ и до побољшања перформанси. Компресијски сет пуфер јастучића који садржи специјално силиконско уље се смањио са 18,7% на 9,3% након 1000 сати на 85 степени, док је температура иницијације термичке декомпозиције порасла са 275 степени на 298 степени. Што је још важније, у тестирању компатибилности електролита, стопа промене масе пуфер јастучића модификованог специјалним силиконским уљем била је само -0,03%, док су обични материјали показивали површински прах и пуцање.
„Стабилизатор“ за високонапонске-батерије: адитиви за органосилицијумске електролите
Како се литијум{0}}јонске батерије крећу ка вишим напонима, традиционални електролити су склони разградњи под високим напоном, што утиче на перформансе батерије. Истраживачи са Универзитета Хубеи открили су да коришћење бис(триметилсилоксиметилсилана) (ХТМС) као адитива високог -напона може ефикасно да реши овај проблем.
Силицијум{0}}кисеоничке везе (Си-О) у ХТМС-у могу да се вежу за киселе производе у електролиту, успоравајући њихову корозију материјала катоде. Истовремено, у спрези са флуороетилен карбонатом (ФЕЦ), између електроде и електролита се формира међуслој ниске - отпорности који садржи литијум флуорид и органосилицијумска једињења. Ли/ЛНМО батерије које користе ову технологију одржавају висок капацитет од 120,78 мАх/г након 100 циклуса на 1Ц под високим напоном од 5В. Што је још импресивније, на ниској температури од -20 степени, батерија и даље одржава специфичан капацитет од 103,96 мАх/г након 200 циклуса на 1Ц, значајно надмашујући традиционалне електролите.
Будућност: Неограничени потенцијал органосилицијума у новом енергетском пољу
Од фотонапонског паковања до термичког управљања батеријама, од адитива за електролите до пуферске заштите, органосилицијумски материјали постају незаменљиви кључни материјали у новој енергетској индустрији због одличне отпорности на високе и ниске температуре, електричне изолације, хемијске стабилности и могућности дизајна.
У будућности, са континуираним развојем нових енергетских возила, електрана за складиштење енергије, фотонапонске производње електричне енергије и других области, захтеви за перформансе материјала постаће строжи. Висока топлотна проводљивост, јака изолација, отпорност на висок напон и отпорност на високе температуре постаће важни правци развоја органосилицијумских материјала. Као што је показао пројекат на Технолошком универзитету у Вухану, кроз прецизан молекуларни дизајн и оптимизацију формулације, очекује се да ће органосилицијумски материјали постићи напредак у индустријализацији у року од 1-2 године, обезбеђујући поуздане и јефтине материјале домаће производње за нову енергетску индустрију моје земље.
У овој новој енергетској револуцији, органосилицијумски материјали можда нису најсјајнији протагонисти, али они су „невидљиви хероји“ који нечујно чувају безбедност и стабилност система. Уз континуирано унапређење науке о материјалима, овај „невидљиви чувар“ ће играти све важнију улогу у области нове енергије.
