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石墨烯將為全球儲能范疇帶來新的發(fā)展機遇

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年08月13日  

由于傳統(tǒng)能源的總量有限,人們有關(guān)更加清潔綠色的新能源替代品擁有巨大的需求。今朝,石墨烯的出現(xiàn)正在釋放其在能源范疇使用的可能性,可以創(chuàng)造更加綠色、高效、可繼續(xù)發(fā)展的將來。“石墨烯旗艦計劃”創(chuàng)新副主管Francescobonaccorso在這里解釋了其研究人員要怎么樣通過制定一系列舉措,將石墨烯從試驗室?guī)肷虡I(yè)市場中。


自2004年被首次分離以來,石墨烯就成為了21世紀新材料的研究熱點。石墨烯目前已被多個行業(yè)采用,其中最顯著的范疇就是醫(yī)療保健和關(guān)鍵材料使用。而且目前,石墨烯技術(shù)正在使用于可再生能源。


世界上首個石墨烯太陽能農(nóng)場


依據(jù)英國《金融時報》2019年的一份報告,預(yù)計到2040年,煤炭、石油和天然氣仍將占據(jù)世界一次能源供應(yīng)的約85%,而如今這一比例為90%。這些數(shù)據(jù)強調(diào)了人們應(yīng)減少對不可再生能源依靠的必要性。另一份報告同時也指出,在將來5年內(nèi),由于太陽能范疇的逐漸復(fù)蘇和成熟,全球可再生電力供應(yīng)量可能會上升50%。


在“石墨烯旗艦計劃”的先鋒項目中,與可再生能源相關(guān)的一項緊要舉措就是建立太陽能農(nóng)場。該項目的目標是希臘克里特島創(chuàng)建了世界上第一個使用石墨烯的太陽能農(nóng)場,由“石墨烯旗艦計劃”的合作伙伴羅馬大學(xué)牽頭完成,該校是一所位于意大利羅馬的公立研究型大學(xué)。目前這一項目緊要探索了石墨烯太陽能電池的加工,這款太陽能電池可推動歐盟減少對化石燃料的依靠。


實際上,太陽能農(nóng)場項目在開發(fā)太陽能組件方面已經(jīng)取得了巨大的、可繼續(xù)性的進步。這其中涉及到了大面積石墨烯鈣鈦礦太陽能電池的加工;由連接在一起的太陽能電池包裝而成的單個光伏面板,旨在提高太陽能效率并降低太陽能成本。研究人員已經(jīng)通過這項技術(shù)實現(xiàn)了功率轉(zhuǎn)換效率,這一數(shù)字是一項了不起的成績。


下一步,研究人員致力于持續(xù)提高15.3%的功率轉(zhuǎn)化效率,為未來開發(fā)基于石墨烯的鈣鈦礦型太陽能電池鋪平道路。在與基于硅的太陽能電池串聯(lián)配置中,可以預(yù)見的是,功率轉(zhuǎn)換效率將超過目前的記錄。


電池將創(chuàng)造將來更好的世界


減少對非可再生能源的依靠是一件緊要的事情,但是儲能范疇的可繼續(xù)發(fā)展將要怎么樣實現(xiàn)呢?依據(jù)電池創(chuàng)新聯(lián)盟(CbI)的數(shù)據(jù),到2025年,全球?qū)﹄姵貎δ艿男枨髮⒋蟠笮略觯┖推渌恍┫嚓P(guān)材料將在應(yīng)對這一上升過程中發(fā)揮至關(guān)緊要的用途。


考慮到這一點,“石墨烯旗艦計劃”的另一個能源先鋒項目——“大規(guī)模加工硅基石墨烯鋰離子電池技術(shù)”,旨在提高鋰離子電池的電極質(zhì)量。該項目促使了將硅基石墨烯復(fù)合材料集成到鋰離子電池中,用于高能量存儲等大功率的使用。


由于石墨烯的表面積大、導(dǎo)電率高、重量輕、化學(xué)穩(wěn)定性高和機械柔韌性好,可有效提高鋰離子電池的容量、充電速率和穩(wěn)定性。實際上,石墨烯在電池中的使用,將大大改善在電動汽車、移動電話、筆記本電腦等電子產(chǎn)品中電池的壽命和充電時間,使用體驗大大改善。


這些創(chuàng)新項目可以為最新研究和產(chǎn)品設(shè)計新范疇打開大門。為此,硅基石墨烯鋰離子電池設(shè)計量產(chǎn)以及世界上首個使用石墨烯的農(nóng)場,只是石墨烯旗艦計劃正在致力于的以可繼續(xù)發(fā)展為重點目標所布置的項目中幾個。


雖然石墨烯對能源行業(yè)影響力還有待觀察,不過它的旅程才剛剛開始,并且已經(jīng)可以為將來儲能和能源轉(zhuǎn)化使用創(chuàng)造發(fā)展機遇。石墨烯和其他相關(guān)二維材料可能正是工程師們找到的傳統(tǒng)材料的綠色可再生替代品,這些材料也是開發(fā)新一代能源設(shè)備和產(chǎn)品所要的。


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