Organosilicijumski materijali: "nevidljivi čuvari" nove industrije energije i skladištenja energije.
Nepretenciozni organosilicij izaziva revoluciju materijala u novom energetskom polju!
U današnjoj rastućoj novoj energetskoj industriji, dok se fokusiramo na gustinu energije baterija i efikasnost fotonaponske konverzije, vrsta "nevidljivog materijala" tiho štiti sigurnost i stabilnost novih energetskih sistema-organosilicijumskih materijala. Od fotonaponske enkapsulacije do upravljanja termičkom baterijom, od aditiva za elektrolite do puferske zaštite, organosilicij je sa svojom jedinstvenom molekularnom strukturom i svojstvima postao nezamjenjiv ključni materijal u novom energetskom polju.
"Anđeo čuvar" fotonaponske industrije: Organosilicijumski materijali za inkapsulaciju
U fotonaponskom polju, moduli su izloženi na otvorenom tokom dužeg perioda, suočavajući se sa višestrukim izazovima uključujući ultraljubičasto zračenje, temperaturne varijacije i koroziju od vlage. Tim za hemiju energije polimera na Univerzitetu Gannan Normal nedavno je razvio materijal za inkapsulaciju od organosilicijumskog elastomera visokih{1}}ekonomskih performansi. Ovo ne samo da pokreće inovacije u tehnologiji inkapsulacije fotonaponskih ćelija, već i efikasno rješava ključne izazove vezane za otpornost na vatru, ekološku prihvatljivost i otpornost na habanje.
Vrijednost ovog materijala za kapsuliranje nije samo u njegovoj zaštiti već i u njegovoj sposobnosti da poboljša efikasnost proizvodnje električne energije. Istraživači sa Univerziteta Sichuan razvili su ultra-klizavi, samočišćući premaz na bazi silikonske smole i metil silikonskog ulja, koji se može nanositi na površinu fotonaponskih panela. Ovaj premaz nije samo hidrofoban (sa statičkim kontaktnim uglom sa vodom do 109 stepeni), već poseduje i odličnu optičku propusnost, što može poboljšati početnu efikasnost solarnih ćelija za 0,18%. Što je još više iznenađujuće, performanse premaza ostaju suštinski nepromijenjene čak i nakon 100 ciklusa poliranja brusnim papirom 400 zrna.
"Vatrozid" za sigurnost baterija: organosilicijumski termalni materijali za upravljanje i zaštitu
Termički bijeg baterije najveći je sigurnosni izazov s kojim se suočavaju nova energetska vozila i elektrane za skladištenje energije. Kada jedna baterija doživi termički bijeg, sprječavanje širenja topline i zaustavljanje širenja vatre postaje ključni tehnološki izazov.
Projekat „Istraživanje i razvoj multifunkcionalnih organosilicijumskih materijala visoke toplotne provodljivosti i jake izolacije“ koji je nedavno pokrenuo Tehnološki univerzitet u Vuhanu uložio je 10,94 miliona juana da bi se prevazišle osnovne tehnologije materijala za upravljanje toplotom. Ovaj materijal će istovremeno zadovoljiti dvostruke zahtjeve visoke toplinske provodljivosti i jake izolacije, pružajući rješenje za odvođenje topline iz energetskih baterija i sprječavanje kratkih spojeva.
"Bafer" baterijskog modula: postizanje i laganog i sigurnog
U baterijskim modulima potrebna je tampon podloga između ćelije baterije i završne ploče modula za obavljanje više funkcija kao što su mehaničko puferiranje, pomoć pri upravljanju toplinom i zaštita električne izolacije. Proizvodnja poliuretanskih tampon jastučića neodvojiva je od "precizne kontrole" specijalnog silikonskog ulja.
Specijalizirano silikonsko ulje djeluje kao "regulator ćelije" i "stabilizator sučelja" u procesu poliuretanske pjene. Preciznom kontrolom međufazne napetosti gas-tečnosti, omogućava stotinama miliona mikrona-mjehurića da se formiraju i rastu ujednačeno i uredno, povećavajući stopu zatvorenih-ćelija na preko 92%. Eksperimenti pokazuju da se nakon dodavanja specijalizovanog silikonskog ulja prosječni promjer pora smanjio sa 450 μm na 280 μm, a standardna devijacija distribucije veličine pora smanjena je za 40%.
Ova precizna kontrola ne vodi samo do optimizacije strukture već i do poboljšanja performansi. Kompresijski set pufer jastučića koji sadrži specijalno silikonsko ulje smanjen je sa 18,7% na 9,3% nakon 1000 sati na 85 stepeni, dok je temperatura inicijacije termičke razgradnje porasla sa 275 stepeni na 298 stepeni. Što je još važnije, u testiranju kompatibilnosti elektrolita, stopa promjene mase pufer jastučića modificiranog posebnim silikonskim uljem bila je samo -0,03%, dok su obični materijali pokazivali površinski prah i pucanje.
"Stabilizator" za visokonaponske-baterije: aditivi za organosilicijumske elektrolite
Kako se litijum{0}}jonske baterije kreću prema višim naponima, tradicionalni elektroliti su skloni razgradnji pod visokim naponom, što utiče na performanse baterije. Istraživači sa Univerziteta Hubei otkrili su da korištenje bis(trimetilsiloksimetilsilana) (HTMS) kao aditiva visokog-napona može efikasno riješiti ovaj problem.
Silicijum-kiseoničke veze (Si-O) u HTMS-u mogu se vezati za kisele proizvode u elektrolitu, usporavajući njihovu koroziju materijala katode. Istovremeno, u sprezi sa fluoroetilen karbonatom (FEC), između elektrode i elektrolita formira se međusloj niske -otpornosti koji sadrži litijum fluorid i organosilicijumska jedinjenja. Li/LNMO baterije koje koriste ovu tehnologiju održavaju visok kapacitet od 120,78 mAh/g nakon 100 ciklusa na 1C pod visokim naponom od 5V. Što je još impresivnije, na niskoj temperaturi od -20 stepeni, baterija i dalje održava specifičan kapacitet od 103,96 mAh/g nakon 200 ciklusa na 1C, značajno nadmašujući tradicionalne elektrolite.
Budućnost: Neograničeni potencijal organosilicijuma u novom energetskom polju
Od fotonaponske ambalaže do upravljanja toplinom baterija, od aditiva za elektrolite do puferske zaštite, organosilicijumski materijali postaju nezamjenjivi ključni materijali u novoj energetskoj industriji zbog svoje odlične otpornosti na visoke i niske temperature, električne izolacije, kemijske stabilnosti i mogućnosti dizajna.
U budućnosti, s kontinuiranim razvojem novih energetskih vozila, elektrana za skladištenje energije, fotonaponske proizvodnje električne energije i drugih oblasti, zahtjevi za performansama materijala će postati stroži. Visoka toplotna provodljivost, jaka izolacija, otpornost na visok napon i otpornost na visoke temperature postaće važni pravci razvoja organosilicijumskih materijala. Kao što je pokazao projekat na Tehnološkom univerzitetu Wuhan, kroz precizan molekularni dizajn i optimizaciju formulacije, očekuje se da će organosilicijumski materijali postići napredak u industrijalizaciji u roku od 1-2 godine, pružajući pouzdane i jeftine domaće proizvedene materijale za novu energetsku industriju moje zemlje.
U ovoj novoj energetskoj revoluciji, organosilicijumski materijali možda nisu najsjajniji protagonisti, ali oni su "nevidljivi heroji" koji tiho čuvaju sigurnost i stabilnost sistema. Uz kontinuirani napredak nauke o materijalima, ovaj "nevidljivi čuvar" će igrati sve važniju ulogu u polju nove energije.
