Энергетика, природные ресурсы, инженерные системы

Информационный портал ТЕПЛОКАРТА
  • Главная
    • Главная

      • Твердотопливные котлы и печи, камины
      • Системы отопления и охлаждения
      • Альтернативная энергия
      • Водоснабжение и водоотведение
      • Вентиляция и кондиционирование
      • Оборудование и материалы
      • Энергоэффективность и энергосбережение
      • Природные ресурсы, экология и строительство
      • Ядерная энергетика
      • Новости, обзоры, события
      • Исследования
  • Указатель терминов
  • Облако тегов
  • О портале
    • О портале

      • Разместить статью
Углеродные нанотрубки. New Scientist
Углеродные нанотрубки. New Scientist

Углеродные нанотрубки для улучшения энергетических систем

Исследования

Опубликовано: 03.12.2020

Обновлено: 03.12.2020

 1090

Углеродные нанотрубки обладают множеством возможностей для повышения эффективности преобразования фотоэлектрической энергии, включая замену технологий использования прозрачных проводящих пленок, а также применение в качестве материалов для изготовления электродов и электролитов в солнечных элементах

Рост мирового потребления энергии в сочетании с негативными экологическими последствиями от использования ископаемого топлива усиливает необходимость в использовании возобновляемых источников энергии.

Чтобы не отставать от стремительного роста энергетического спроса, необходимы новые, более эффективные технологии преобразования и хранения возобновляемой энергии, и углеродные нанотрубки (УНТ) играют в этом стремлении ключевую роль.

Благодаря превосходным электрическим, механическим и химическим свойствам, УНТ могут продемонстрировать свои преимущества при использовании в фотоэлектрических энергетических системах, суперконденсаторах и литий-ионных батареях.

Структура углеродных нанотрубок

Углеродные нанотрубки - это структурированная разновидность углерода, состоящая из одного или нескольких листов графена, свернутых в цилиндр. Их уникальные свойства объясняются квантовыми эффектами, вызванными высокими значениями соотношения их сторон: диаметр составляет от 0,2 нм до 5 нм, а длина - от 10 нм до 1 см. Кроме того, направление вращения УНТ, определяющее их специфическую структуру, заставляет их проявлять различные физические свойства. Использование этих свойств, в том числе высокой механической прочности, эластичности, отношения поверхности к объему, теплопроводности и подвижности электронов способствует улучшению преобразования и хранения энергии.

Применение углеродных нанотрубок и возникающие при этом трудности

Использование УНТ в качестве электродов и электролитов широко исследуется благодаря их уникальным свойствам. Однако возможности их применения в разработке технологий преобразования и хранения энергии имеют значительно более широкий диапазон.

УТН окажут решающее значение в грядущем появлении высокоэффективных фотоэлектрических технологий. Солнечные батареи в качестве возобновляемых источников энергии популярны благодаря своей относительно низкой стоимости, простоты установки и обилия энергетического ресурса - солнечного света.

Однако низкая эффективность преобразования солнечной энергии панелями ставит задачу их улучшения с помощью новых технологий. Современные кремниевые солнечные элементы имеют КПД от 21,9 до 26,7%. Солнечные ячейки других типов, например с использованием тонкой пленки GaAs, имеют повышенную эффективность преобразования, однако их производство обходится намного дороже.

УНТ обладают множеством возможностей для повышения эффективности преобразования фотоэлектрической энергии, включая замену технологий использования прозрачных проводящих пленок, а также применение в качестве материалов для изготовления электродов и электролитов в солнечных элементах.

Тонкие прозрачные пленки покрывают открытую поверхность солнечных элементов, отвечая требованиям высокой электропроводности и прозрачности для видимого света. Наиболее распространенные в применении прозрачные пленки состоят из оксида олова, легированного индием и оксида олова, легированного фтором. Они обладают сильными оптоэлектронными свойствами, однако ограничены в возможностях, связанных с их механической обработкой и высокими производственными затратами при их изготовлении.

УНТ имеют те же характеристики, но вместе с тем обладают большей механической прочностью, гибкостью, химической стабильностью и более низкими производственными затратами. По этой причине УНТ широко исследуются в качестве замены традиционных материалов для изготовления прозрачных проводящих пленок.

Включение УНТ в состав электродов литий-ионных батарей - путь к совершенствованию технологий аккумулирования энергии. Литий-ионные аккумуляторы произвели революцию в индустрии хранения энергии благодаря своей высокой емкости, выдаваемой мощности и портативности.

Однако сейчас настало время для повышения их удельной мощности и безопасности. УНТ могут улучшить характеристики электродов аккумуляторных батарей благодаря своей высокой электро- и теплопроводности, механической гибкости и большой площади поверхности.

На данный момент широкомасштабное внедрение УНТ в энергетические системы сталкивается с множеством трудностей. Большинство из них связано с тем, что УНТ должны производиться в больших масштабах и с низкими производственными затратами. Кроме этого, до сих пор сохраняется невозможность точного контроля заданной структуру всей партии УНТ. Поскольку физические свойства трубок сильно зависят от их структуры, то это негативно сказывается на их качестве изготовления, чтобы удовлетворять требованиям энергетических систем.

 

Источник: Stanford University

0.00%
0 0
 Теги:

Публикации на похожую тему:

Звуковые волны. (c) Steshenko Dmitry

Звуковые волны как форма распространения энергии в пространстве

Обновлено: 20.07.2020
 1414
Водородная экономика. International Institute for Sustainable Development

Может ли водород стать основным источником энергии?

Обновлено: 09.01.2021
 1567
Линия электропередачи. Code404. Pixabay

Распределенная генерация электроэнергии и доставка ее потребителям

Обновлено: 07.01.2022
 1305

Комментарии ()

    Написать комментарий

    Недавние публикации

    Сравнение систем отопления

    Системы отопления для частного дома: сравнение теплого пола и радиаторов, преимущества комбинированного подхода

    Обновлено: 13.11.2024  3043
    Центробежные одноступенчатые насосы для сточных вод JETEX KНF/KVF

    Центробежные насосы для сточных вод JETEX - обзор

    Обновлено: 30.01.2024  3247
    Горизонтальный резервуар

    Важные критерии при заказе изготовления горизонтальных резервуаров

    Обновлено: 29.11.2023  2668

    Популярные категории

    • Энергоэффективность и энергосбережение44
    • Водоснабжение и водоотведение23
    • Исследования40
    • Вентиляция и кондиционирование28
    • Новости, обзоры, события113

    Разместить статью

    Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

    Ссылки:

    • Контакты
    • Разместить статью
    • Конфиденциальность
    VK Telegram

    © 2024 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

    Отправить сообщение об ошибке?

    Ошибка:
    Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение об ошибке.