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

      • Контакты
      • 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

 409

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:

Фото: Генератор приливного потока. Michael Roper/Alamy Stock Photo

Использование возобновляемой океанической приливной энергии

Обновлено: 03.06.2020
 770
Фото: Сборщик водорослей. Источник: Aquarius Systems

Трудности при производстве биотоплива из водорослей

Обновлено: 24.05.2020
 740
На этом сильно увеличенном изображении показаны четыре слоя атомарно тонких материалов, которые образуют теплозащитный экран толщиной всего два-три нанометра, что примерно в 50 000 раз тоньше, чем лист обычной бумаги. Предоставлено: National Institute of Standards and Technology

Тепло как звук: теплозащитный экран толщиной 10 атомов

Обновлено: 30.06.2020
 911

Комментарии ()

    Написать комментарий

    Flames

    Недавние публикации

    Тепло выделяется из оксида марганца, когда молекулы воды поглощаются слоистой структурой. Ⓒ Norihiko L. Okamoto

    Вода усиливает способность материала поглощать и отдавать тепло

    Обновлено: 21.04.2022  189
    Струи пламени нагревают теплообменник в печи с принудительной подачей разогретого воздуха в систему отопления. Service Champions

    Отопительные печи с принудительной подачей воздуха в помещение

    Обновлено: 07.05.2022  147
    Теплый и холодный тепловые потоки направлены на человека. VELUX

    Тепловой комфорт в зданиях: что из себя представляет и как достичь

    Обновлено: 26.03.2022  169

    Популярные категории

    • Новости, обзоры, события120
    • Водоснабжение и водоотведение23
    • Природные ресурсы, экология и строительство90
    • Твердотопливные котлы и печи, камины34
    • Системы отопления и охлаждения55

    Разместить статью

    Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

    Ссылки:

    • Контакты
    • Разместить статью
    • Конфиденциальность
    VK Telegram

    © 2022 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

    Отправить сообщение об ошибке?

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