超材料可增强电容器储能效率与电击穿强度 降电动汽车成本

2020-07-07 09:49:45 新闻来源:网络
  据外国媒体报道,在提高电存储效率和电击穿强度(即电气系统在更高电压和更高温度下运行的能力)时,其中一种的增加传统上导致了另一种的减少。为此,宾夕法尼亚州立大学(PenState)的研究人员在电气工程教授张启明(QimingZhang)的领导下,开发了一种可扩展的方法,可以依靠工程材料同时改善这两种性能。
  研究人员改变了介电电容器,这是一种用来存储和调节能量的装置,通常用于电子和电力系统。研究人员使用一种小型工程材料,也就是超级材料,改变了介电电容器,以提高其存储容量和充电效率,这意味着电容器能够承受更高的电压,在超过148.88摄氏度(300华氏度)以上的温度下,能量损耗很小。
  虽然其他研究人员已经能够在介电电容器上做到这一点,但它们往往过于昂贵,无法推广到实际产品中。
  张教授说:"我们所做的是利用纳米掺杂的界面效应,用少量的掺杂剂来提高存储效率和击穿强度,从而降低成本。许多人认为需要填充电容器才能达到更高的储能效率,但我们已经证明,只有极少数的填料和低成本的材料才能达到最大的击穿强度,从而使成本保持在较低的水平,并使其具有很高的可扩展性。
  提高电容器的击穿强度将使该装置能够承受较高的温度而不会发生系统故障,这也是许多电子和电气系统,如电动汽车、工业钻头和电网等所希望具备的一个重要特征。
  张说:"现在,混合动力电动汽车用的电容器是由BOPP制成的,在摄氏80度(176华氏度)下工作良好。"然而,这辆车将变得非常热,需要使用冷却剂,增加车辆的成本,但也增加了重量。现在,这种更小的超级材料被用于替代现有的电容器,没有必要担心冷却,因为它可以应付更高的温度。
  深钻设备也可以受益于体积更小、价格更低、温度阈值更高的电容器。电网也可以受益于这项新技术,特别是提高能源效率和提高击穿强度。
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