Datblygodd batri strwythurol ffibr carbon aml-swyddogaethol yn llwyddiannus! Disgwylir i'r ystod o gerbydau trydan gynyddu 70%.
Pan wneir ceir, awyrennau, llongau neu gyfrifiaduron â deunydd a all wasanaethu fel batri a strwythur cynnal llwyth, bydd eu pwysau a'u defnydd o ynni yn cael eu lleihau'n sylweddol. Yn ôl papur a gyhoeddwyd ar y 10fed yn y rhifyn diweddaraf oDeunyddiau Uwch, mae tîm ymchwil o Brifysgol Technoleg Chalmers yn Sweden wedi gwneud cynnydd mewn "storio ynni màs" a datblygu batri strwythurol ffibr carbon amlswyddogaethol. Gallai'r batri hwn haneru pwysau gliniaduron, gwneud ffonau smart mor denau â chardiau credyd, neu gynyddu ystod y cerbydau trydan 70% ar un tâl.
Dywedodd Ricardo Chaudhry, ymchwilydd ym Mhrifysgol Technoleg Chalmers, fod y batri strwythurol a ddatblygwyd ganddynt wedi'i wneud o gyfansoddion ffibr carbon, gydag anystwythder yn debyg i alwminiwm, a dwysedd ynni yn ddigonol ar gyfer defnydd masnachol. Mae batri strwythurol yn ddeunydd a all storio ynni a dwyn llwythi. Mae gwneud deunyddiau batri yn rhan annatod o strwythur gwirioneddol y cynnyrch yn golygu y gall cynhyrchion fel cerbydau trydan, dronau, offer llaw, gliniaduron a ffonau smart gyflawni llai o bwysau.
Mae cerbydau trydan yn dibynnu i raddau helaeth ar fatris lithiwm-ion mawr ar gyfer teithio pellter hir. Roedd ymchwilwyr ym Mhrifysgol Technoleg Chalmers eisiau gweld a allent greu batri sy'n gwasanaethu fel deunydd cario llwyth i ddal y cerbyd gyda'i gilydd tra hefyd yn lleihau pwysau. Fel rhan o'r prosiect "storio ynni di-ri", datblygodd tîm ymchwil Sweden fatri wedi'i wneud o gyfansoddion ffibr carbon. Mae gan y batri hwn galedwch tebyg i alwminiwm a gall storio cryn dipyn o ynni, gan ei gwneud yn addas ar gyfer defnydd masnachol
Disgwylir i fatris ffibr carbon storio ynni a chynnal llwythi yn yr un modd â batris alwminiwm.
Yn wir, mae ffibr carbon yn enwog am ei ysgafn anhygoel, cryfder uchel, ac anhyblygedd uchel, gan ei wneud yn ddewis poblogaidd yn y deunyddiau strwythurol ac esthetig o gerbydau perfformiad uchel. Er gwaethaf ei gost uchel, mae hefyd yn ddeunydd hanfodol mewn cymwysiadau awyrofod, lle mae pob gram yn cyfrif. Fodd bynnag, os caiff ei ddylunio gyda pheirianneg electrocemegol at y diben hwn, gall hefyd wasanaethu fel deunydd electrod effeithiol. Dan arweiniad yr Athro Leif Asp, mae tîm Chalmers wedi bod yn ymchwilio i'r maes hwn ers blynyddoedd lawer ac wedi cyhoeddi astudiaeth yn 2018 a ddangosodd gyntaf yr eiddo hwn o ffibrau carbon gyda threfniant grisial penodol.
Mae ymchwilwyr Xia Zhenyuan, Ricardo Chaudhry, a'r Athro Leif Asp wedi bod yn astudio'r cysyniad o storio ynni di-dor ers blynyddoedd lawer.
Dwysedd ynni'r dyluniad batri newydd yw 30 Wh / kg, nad yw, yn ôl safonau modurol, yn arbennig o uchel. Er gwybodaeth, dwysedd ynni graddedig pecyn batri 53 kWh Hyundai Ioniq 6 yw 153 Wh/kg (PDF). Fodd bynnag, dim ond dwysedd ynni'r pecyn batri sydd wedi'i gadw mewn blwch y mae'r ffigur hwn yn ei gynrychioli; er mwyn cael cymhariaeth deg, rhaid ystyried pwysau'r strwythur cerbyd cyfan hefyd. Nod dyluniad y batri strwythurol ffibr carbon hwn yw disodli'r siasi cyfan, gan leihau pwysau cyffredinol y cerbyd tra'n rhyddhau lle.
Gall gweithgynhyrchwyr cerbydau ac offer trydan drosoli'r hafaliad newydd hwn naill ai i leihau pwysau'r cynnyrch yn sylweddol neu ddefnyddio'r gofod rhydd i ychwanegu mwy o fatris, a thrwy hynny wella'r gallu storio ynni cyffredinol.
Gallai'r canlyniadau hyn fod yn chwyldroadol yn ymarferol. Dywedodd Asp, "Rydym wedi cynnal cyfrifiadau ar gerbydau trydan, ac mae'r canlyniadau'n dangos, pe bai cerbydau trydan yn mabwysiadu batris strwythurol cystadleuol, y gellid ymestyn eu hamser gyrru 70% o'i gymharu â modelau cyfredol."
Mae caledwch prototeip diweddaraf y tîm bron deirgwaith yn fwy na'r iteriadau blaenorol, gyda'r modwlws elastig yn cynyddu o 25 GPa i 70 GPa. Mae'r tîm yn honni bod ei chaledwch a'i allu i gynnal llwyth bellach yn debyg i alwminiwm, ond mae'n llawer ysgafnach.
Mae'r dyluniad batri hwn yn defnyddio ffibr carbon yn yr anod a'r catod, sydd hefyd yn atgyfnerthu a dargludo trydan. O ganlyniad, nid oes angen deunyddiau trwm fel copr i greu casglwyr cerrynt, ac nid oes gofyniad ychwaith i ddefnyddio metelau gwrthdaro fel cobalt yn y dyluniad electrod.
Mae'r dyluniad batri hwn yn defnyddio deunyddiau ffibr carbon ar gyfer yr anod a'r catod.
Yn ogystal, mae'r batri hwn yn cyflogi electrolyt lled-solet yn lle electrolyt hylif i hwyluso symudiad ïonau lithiwm rhwng terfynellau. O ganlyniad, mae'n llai fflamadwy ac yn fwy diogel i'w ddefnyddio - er bod y tîm ymchwil yn cydnabod bod heriau o hyd wrth ganiatáu i ïonau basio'n gyflym drwy'r electrolyte i fodloni gofynion cymwysiadau pŵer uchel. Mae angen mwy o ymchwil yn y maes hwn.
Yn wir, dim ond batri prototeip labordy arall yw hwn, felly bydd y cerbydau a'r dyfeisiau trydan cenhedlaeth nesaf hyn yn cymryd sawl blwyddyn arall i'w datblygu. Fodd bynnag, mae cynhyrchu a masnacheiddio ar raddfa fawr eisoes ar y gweill. Mor gynnar â 2022, bu'r brifysgol mewn partneriaeth â'r cwmni cyfalaf menter Chalmers Ventures yn Gothenburg i sefydlu cwmni newydd o'r enw Sinonus. Penododd y cwmni hwn Brif Swyddog Gweithredol newydd ym mis Mehefin eleni i ysgogi masnacheiddio storio ynni di-dor, a allai newid y ffordd yr ydym yn cynhyrchu ceir, teclynnau, a hyd yn oed llafnau tyrbinau gwynt.
Dywedodd Asp, "Gallwn ragweld mai ffonau symudol sydd mor denau â cherdyn credyd neu liniaduron sy'n pwyso dim ond hanner yr hyn maen nhw'n ei wneud nawr yw'r agosaf o ran llinell amser. Gallai cydrannau fel electroneg mewn ceir neu awyrennau hefyd gael eu pweru gan systemau strwythurol. batris.
