Mit zunehmender Weltbevölkerung steigt die Nachfrage nach Energieerzeugung und -speicher weiter. Graphen- und verwandte Materialien (GRMS) mit ihrer hohen Oberfläche, großen elektrischen Leitfähigkeit, leichten Eigenschaften, chemischer Stabilität und hoher mechanischer Flexibilität spielen eine Schlüsselrolle bei der Deckung dieser Nachfrage bei der Energieerzeugung und -speicherung.
Einer der Forschungsbereiche, die stark untersucht werden, ist die Energiespeicherung. Während sich alle Bereiche der Elektronik in den letzten Jahrzehnten sehr schnell entwickelt haben und Kondensatoren. Die Entwicklung dieser Energiespeicherlösungen war viel langsamer. Das Problem ist Folgendes: Eine Batterie speichert möglicherweise viel Energie, aber es kann lange dauern, bis die Kondensatoren schnell aufladen, können jedoch (relativ gesehen) schnell aufladen, aber nicht so viel Energie speichern. Die Lösung besteht darin, Energiespeicherkomponenten wie Superkondensatoren oder Batterien zu entwickeln, die beide positive Eigenschaften ohne Kompromisse liefern können.
Derzeit arbeiten Wissenschaftler daran, die Fähigkeiten von Lithium-Ionen-Batterien (durch Verwendung von Graphen als Anode) zu verbessern, um eine höhere Speicherkapazität, eine bessere Lebensdauer und die Ladungsrate zu erzielen. Darüber hinaus wird Graphen recherchiert und entwickelt, um Superkondensatoren zu erstellen, die sehr schnell aufladen können und gleichzeitig große Mengen an Strom speichern können. Micro-Superkonferenzen auf Graphenbasis können für Geräte mit geringer Energie entwickelt werden, wie z. B. Smartphones und tragbare Computergeräte, und können innerhalb der nächsten 5 bis 10 Jahre kommerzialisiert werden. Graphen-verstärkte Lithium-Ionen-Batterien könnten in höheren energieverbrauchenden Anwendungen wie Elektrofahrzeugen verwendet werden, oder sie könnten in Smartphones, Laptops und Tabletten wie den heutigen Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden, jedoch bei einer viel geringeren Größe und einem viel geringeren Gewicht.
1. Graphenbatterien
Graphen-verstärkte Lithium-Ionen-Batterien zeigen unglaubliche Eigenschaften wie längere Lebensdauer, höhere Kapazität, schnellere Ladezeit sowie Flexibilität und Tragbarkeit, sodass sie in tragbarer Elektronik verwendet werden können.
Graphenbatterien sind eine aufstrebende Technologie, die die Elektrodendichte erhöhen, die Zykluszeiten beschleunigen und eine längere Ladung aufbewahrt und damit die Akkulaufzeit erhöht. Graphitbatterien sind reif und sind in vielen Formen erhältlich. Es wurde gezeigt, dass Graphenbatterien selbst bei kleineren Größen höhere durchschnittliche Kapazitäten aufweisen als Lithium-Ionen-Batterien. Lithium-Ionen-Batterien können bis zu 180 WH-pro Kilogramm speichern, während Graphen bis zu 1.000 WH-pro Kilogramm speichern kann, was es zu einer platzwirksameren Energiespeicherung macht.
2. Graphen in Solarzellen
Die Idee, leichtere, flexiblere und transparentere Solarzellen zu entwickeln, gibt es schon seit einiger Zeit, aber Materialien mit allen Eigenschaften und die Fähigkeit, Strom zu tragen, ist das Problem. Indiumzinnoxid wird verwendet, weil es transparent ist, aber nicht flexibel ist, sodass die Zelle starr bleiben muss.
Im Jahr 2017 haben MIT -Forscher Graphen erfolgreich auf Solarzellen angewendet. Wenn sie die Graphen -Solarzelle mit anderen Zellen aus Aluminium und Indiumzinnoxid verglichen, stellten sie fest, dass sie so gut wie die ITO -Zelle war, aber etwas schlechter als die Al -Zelle in Bezug auf die Effizienz der Stromdichte und der Leistungsumwandlung. Es wird jedoch erwartet, dass die Leistung transparenter Zellen niedriger ist als die von undurchsichtigen Aluminiumbasiszellen.
Obwohl es keinen Durchbruch in der elektrischen Leistung gibt, wurde eine flexible und transparente Sonnenzelle entwickelt, die auf jeder Oberfläche (Autos, Kleidung, Papier und Mobiltelefone usw.) montiert werden kann. Darüber hinaus versuchen andere Wissenschaftler herauszufinden, ob Graphen -Solarzellen von Regentropfen Energie erzeugen können, was theoretisch möglich erscheint.
Da unser Vertrauen in erneuerbare Energien deutlicher wird, wird die Notwendigkeit hocheffizienter Solarzellen noch wichtiger, insbesondere wenn sie eine der einfachsten und billigsten Möglichkeiten sind, saubere Energie zu erzeugen. Im Allgemeinen sind Solarzellen nicht sehr effizient. Jüngste Fortschritte in Solarzellen auf Graphenbasis hatten jedoch eine Verringerung des Reflexionsvermögens von Sonnenlicht um 20%, was potenzielle Effizienzgewinne von bis zu 20% bietet. Derzeit werden viele verschiedene Solarzellen auf Graphenbasis untersucht.
3. Graphen in thermoelektrisch
Der Seebeck -Effekt ist definiert als der thermoelektrische Effekt, der bei einer von zwei verschiedenen elektrischen Leitern (oder Halbleitern) auftritt, um Elektronen vom heißen Teil zum kühleren Teil zu bewegen und Strom zu erzeugen. Die durch diese Methode erzeugte Energie ist jedoch sehr klein und in Mikrovolt normalerweise quantifiziert. Die Überzeugung, dass es verwendet werden könnte, um von der vom Motor erzeugten Wärme zu profitieren, wird tatsächlich verschwendet. Graphen kann verwendet werden, um den von Strontiumtitanat erzeugten Seebeck -Effekt um fast 5 zu erhöhen.
4. Graphen in Kernkraftwerken
Schweres Wasser, das zum Abkühlen von Reaktoren in Kernkraftwerken verwendet wird, ist nicht nur teuer zu produzieren, sondern auch während seiner Produktion eine Million Tonnen Kohlendioxid auszugeben. Forscher der Universität von Manchester haben festgestellt, dass es eine umweltfreundlichere und kostengünstigere Möglichkeit gibt, schweres Wasser zu produzieren: Graphenmembranen. Diese Innovation ist so wichtig, dass sie bald in die Nuklearindustrie eingeführt wird, obwohl die Branche im Allgemeinen neue Technologien gegenübersteht. Graphen hat sehr wichtige Anwendungen in Kernkraftwerken. Graphenoxidpartikel lösen sich leicht in Wasser auf, absorbieren radioaktives Material wie einen Schwamm und bilden Klumpen.
Anwendungsübersicht
Nicht-Silicon-Heizelement/kein Silikonöl-Leckage: Das Produkt verwendet kein Silikonmaterial, das die Probleme der Siloxan-Verflüchtigung und Silikonöl-Leckage herkömmlicher Silikonheizelemente vollständig löst.
Korrosionsbeständigkeit / hohe Temperaturresistenz: Es hat eine gute Isolierung, eine starke Säure- und Alkali -Resistenz, kann einer hohen Temperatur von 300 ° C für eine lange Zeit standhalten und ist für verschiedene raue Umgebungen geeignet.
Kostenvorteil: Es hat einen Kostenvorteil gegenüber herkömmlichen Batterieheizungen.
Leistungsvorteil
Hohe mechanische Eigenschaften; Hochtemperaturwiderstand, Langzeitwiderstand 260 ℃, kurzfristig 500 ℃. Permanent Antistatik, 350 ℃, 300 min Antistatik unverändert. Ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit über 0,24W/m.k. Hervorragende dimensionale Stabilität bei hoher Temperatur, Schrumpfrate ≤ 0,3% bei 250 ℃, 30 min. Sichere Flammschutzmittel, Selbstverluste, halogenfreier Umweltschutz und matte Oberfläche.
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