Los investigadores desarrollan prototipos de supercondensadores solares que se pueden utilizar en automóviles para generar electricidad y almacenar energía solar.

Dec 08, 2021

De acuerdo a Según informes de medios extranjeros, los investigadores han desarrollado un panel compuesto que se puede utilizar como célula fotovoltaica para utilizar energía solar (000591, acciones) para generar electricidad, y al mismo tiempo como un supercondensador estructural para almacenar energía.

En vehículos eléctricos Con baterías recargables de intercambio iónico, estos paneles se pueden utilizar para estructuras corporales y formar un sistema de almacenamiento de energía híbrido (HESS).En comparación con los vehículos eléctricos tradicionales, bajo una irradiación solar de 1000 W / m 2, este tipo de prototipo de placa compuesta puede proporcionar un 4,56% adicional de generación de energía y rango de crucero por hora.

Utilice supercondensadores solares como paneles de carrocería de automóviles eléctricos

En vehículos eléctricos , con la ayuda de sistemas de almacenamiento de energía híbridos rentables, se pueden integrar varios tipos de fuentes de energía renovable para mejorar la eficiencia.Entre ellos, en comparación con las pilas de combustible y las pilas electroquímicas, los supercondensadores tienen muchas ventajas, como una mayor densidad de potencia, un tiempo de carga más corto y un ciclo de vida más largo.

Es común utilice células fotovoltaicas en el techo para recolectar energía solar.Sin embargo, utilizar el mismo equipo para almacenar este tipo de energía puede cambiar las reglas del juego en el campo de los vehículos eléctricos híbridos.Los supercondensadores solares (SSC) son condensadores que se utilizan para recolectar y almacenar energía solar.

Materiales de carbono son los materiales de electrodo más utilizados en supercondensadores, y la fibra de carbono (CF) ha demostrado ser el mejor material candidato para los condensadores eléctricos de doble capa (EDLC).Al beneficiarse de la unidimensionalidad, CF tiene un rendimiento de transporte de carga superior.Debido a la gran cantidad de poros en la superficie de la fibra, CF tiene una alta capacidad de adsorción de iones.Los polímeros conductores como CF y resina epoxi (ER), junto con óxidos metálicos como ZnO / CuO, se pueden utilizar como electrodos SSC de alto rendimiento.

This research

Los investigadores intercalado una fina película de papel entre las capas de ZnO-ER y CuO-ER para preparar varios prototipos de tableros compuestos a base de SSC con diferentes composiciones.La membrana de papel se empapa en electrolito de Na2SO4, que se puede utilizar como medio entre los electrodos de CF.Además, tanto la capa de ZnO-ER como la capa de CuO-ER están cubiertas con dos capas de láminas CF.En presencia de fotones solares, el electrodo de tipo n incorporado en CF (ZnO-CF) dona electrones y el electrodo de tipo p incorporado en CF (CuO-CF) acepta electrones.Los dos electrodos -ZnO-CF y CuO-CF- y el electrolito Na2SO4 forman un supercondensador eléctrico de doble capa.

CuO puede promover la transferencia de electrones en la superficie de nanoestructuras de ZnO debido a su gran área superficial y alta actividad catalítica, y también promueve el proceso de reacción.Por lo tanto, la síntesis de materiales de electrodos compuestos a base de ZnO / CuO ayuda a acortar el tiempo de carga.

El polímero conductor ER hace que la nanoestructura de ZnO / CuO sea más compacta, por lo que el tiempo de almacenamiento de la carga es más largo y no se descargará demasiado rápido como los condensadores tradicionales.Con la ayuda de polímeros conductores, estos paneles también pueden utilizar energía solar para convertirla en energía eléctrica.

Resultados de la observación

El equipo de investigación encontraron que a medida que aumentaba el contenido de ZnO / CuO, aumentaba la conductividad de la muestra de SSC.Además, la muestra con papel de 20 g / m2 empapado en electrolito de Na2SO4 tiene una capacitancia más alta que la muestra con papel aislante ordinario.Sin embargo, se reduce la conductividad del electrodo CF sintetizado con ER ordinario.Al aumentar los efectos de los excitones en los puntos cuánticos y los huecos de las bandas de energía, se generan efectos ópticos especiales para promover el transporte y la recolección de electrones y mejorar la eficiencia de la SSC orgánica.

Desempeño diferente Las pruebas muestran que la eficiencia de conversión de energía de la muestra optimizada es 17.78%, el voltaje de circuito abierto es 0.79 mV, la densidad de corriente es 222.22 A / m2, la capacitancia es 11.17 μF / cm2, la energía La densidad es de 120 Wh / kg y la densidad de potencia es de 29 kW./kg.

En el caso de con una irradiancia solar de 1000W / m 2, un SSC completamente cargado puede proporcionar un 4,56% adicional de generación de energía y rango de crucero por hora para los vehículos eléctricos tradicionales.Con la misma potencia de salida, SSC puede reducir el tamaño de la batería de los vehículos eléctricos (modelo 3) en un 10% y reducir el peso en un 7.5%.

en conclusión

Investigadores han desarrollado un prototipo de panel SSC optimizado para el vehículo eléctrico HEES, que puede utilizar y almacenar energía solar.El sistema de almacenamiento de energía del panel tiene una variedad de características funcionales, como reducción de peso, almacenamiento de energía / suministro bajo demanda y como aislante para proteger el cuerpo del calor externo.Los electrodos de estos SSC están hechos de CF, polímeros conductores y óxidos metálicos como ZnO y CuO.

Muestra de datos muestra que este tipo de HEES puede cumplir con los requisitos de potencia y energía de los vehículos eléctricos y sus cargas accesorias, así como distribuir la energía con precisión entre múltiples sistemas de almacenamiento.Estos SSC ayudan a mejorar la sostenibilidad, la rentabilidad y la eficiencia energética de la industria de los vehículos eléctricos.

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