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科学家发现更安全的储能设备的关键

2022-05-10 09:38:15  来源:cnBeta.COM

“热失控”--或不受控制的过热--最终会导致危险的爆炸或火灾。为了使设备稳定和安全地运行,需要采用一种明智的热管理策略。要做到这一点,有必要了解某些热特性,如热容,在充电和放电过程中如何动态变化。

最近,来自韩国光州科技大学(GIST)的研究人员调查了双电层电容器(EDLC)的热特性--一种具有高功率和长寿命的超级电容器,为热测量奠定了技术基础,并揭示了重要信息。领导这项研究的Jae Hun Seol教授解释说:“利用3ω热丝法,我们能够在微观的电极-电解质体积中实时测量EDLCs的热容量变化,该体积是离子吸附和解吸的活跃场所。”

该研究于2022年2月5日在网上公布,并将于2022年6月1日发表在《国际传热学杂志》第188卷第122632期。

该研究小组在原位(静态条件下)和操作(充电期间)进行了实验。他们发现,在充电过程中,正负电极的温度分别变化了0.92%和0.42%,这对应于它们各自的热容减少了9.14%和3.91%。"根据热力学理论,在吸附过程中,即充电过程中,系统的离子构型熵(对随机性的一种衡量)会减少。这也影响了系统的自由能。Seol教授解释说:“这一起导致了热容的下降。”

研究小组还改变了电解质氢氧化钾的浓度,以观察它对EDLC的性能有何影响。他们发现,当电解质浓度为8M时,EDLC显示出最大的电容和热容降低。他们将此归因于离子的水化程度及其离子流动性的变化。

“这项研究的一个重要方面是充电和放电也改变了EDLC的热容,”Seol教授说。“这些发现将扩展我们对EDLCs的基本热物理学的理解。”

事实上,这些结果可以被认为是朝着未来有效的热管理策略迈出的重要一步,这将创造出更安全和更可靠的储能设备。

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