Aurinkovoimalla toimivat sähköautot ovat mahdollisempia kuin koskaan, kiitos TMD:n ja grafeenin

Julkaissut Platon

seuraajia: 0

Ajatus aurinkopaneeleilla toimivista sähköautoista on kerännyt höyryä, mutta esteitä on runsaasti. Vaatii oikean yhdistelmän tehokkuutta, kestävyyttä, joustavuutta, painoa ja kustannuksia, jotta idea pysyy kiinni. Se voi olla korteissa. Stanfordin yliopistossa työskentelevä aurinkosähkötutkijoiden ryhmä on keksinyt uuden kaavan, joka voisi muuttaa unelman sähköautojen aurinkosähköstä totta.

Täältä tulee uusi aurinkoihmemateriaali

Sivun CleanTechnica ovat täynnä lupaavia uusia aurinkoenergiamateriaaleja, kuten Hiilen 2-D-muoto tunnetaan grafeeni. Myös listan tekeminen on perovksite, synteettisten kiteisten materiaalien luokka ainutlaatuiset optiset ominaisuudet.

Toinen materiaaliluokka nimeltä siirtymämetallidikalkogenidit ilmestyi noin 2010. He kastivat ensin varpaan CleanTechnica tutka takaisin vuonna 2013. Vuonna 2014 ne ponnahti taas esiin suhteessa molybdeenidiselenidi. Toinen havainto ilmestyi vuonna 2019 hankkeessa, jossa kerättiin aurinkoenergiaa "bioninen lehti" -laite. Se oli tähän asti päättynyt, joten meillä on vielä tehtävää.

Kuten lehdessä julkaistun siirtymämetallidikalkogenideja koskevan vuonna 2015 tehdyn tutkimuksen kirjoittajat totesivat Nanokonvergenssi, TMD:t "näyttely ainutlaatuiset sähköiset, optiset ja mekaaniset ominaisuudet"

"Kerrostetuilla 2D-nanorakenteilla, joiden paksuus on atomimittakaavassa, voi olla erikoisia ja kiehtovia ominaisuuksia toisin kuin niiden massakantayhdisteillä. Sekä kokeelliset että teoreettiset tulokset ovat osoittaneet, että 2D-puolijohteilla on poikkeuksellisia ominaisuuksia, jotka voivat johtaa uusiin ja merkittäviin läpimurtoihin nanomateriaalien ja nanolaitteiden alalla”, kirjoittajat lisäävät.

Erityisesti TMD:t yhdistävät siirtymämetallin rikin, seleenin tai telluurin kanssa. Niille teistä, jotka pitävät pisteitä kotona, kolme viimeksi mainittua elementtiä kuuluvat jaksollisen järjestelmän kalkogeeniryhmään ja siirtymämetalli viittaa jaksollisen järjestelmän keskilohkoon.

TMD:t uudelle aurinkoenergian supermateriaalille sähköautoille, lopulta

Se vie meidät uusi Stanfordin TMD-tutkimus. Kuten 2-D-luonteensa osoittaa, korkean aurinkomuunnostehokkuuden omaavat TMD:t voisivat täyttää osan aurinkovoimalla toimivasta sähköautosta.

Stanfordin lehdistötiedotteessa uudesta tutkimuksesta mainitaan tutkimuksen toinen johtaja Koosha Nassiri Nazif, Stanfordin sähkötekniikan tohtoritutkija Stanfordissa, joka vihjaa mahdollisuudesta saada TMD-verhoiltu sähköajoneuvo.

"Kuvittele itsenäinen drone, joka saa voimansa aurinkopaneelilla siipillään, joka on 15 kertaa ohuempi kuin paperinpala. Se on TMD:n lupaus."

Tutkimuksen vanhempi kirjoittaja Krishna Saraswat korosti, että minkä tahansa aurinkomateriaalin, joka pyrkii syrjäyttämään piitä, on otettava huomioon elinkaaren ympäristövaikutukset.

"Pii muodostaa 95 prosenttia aurinkoenergiamarkkinoista tänään, mutta se on kaukana täydellisestä. Tarvitsemme uusia materiaaleja, jotka ovat kevyitä, taipuisia ja suoraan sanottuna ympäristöystävällisempiä", hän sanoi.

Mitä tulee muunnostehokkuuteen, siellä asiat jäävät tahmeiksi.

"Vaikka TMD:llä on suuri lupaus, tähän mennessä tehdyt tutkimuskokeet ovat pyrkineet muuttamaan yli 2 prosenttia niiden absorboimasta auringonvalosta sähköksi. Pii-aurinkopaneelien osalta tämä luku on lähellä 30 prosenttia. Jotta TMD:tä voitaisiin käyttää laajasti, niiden on täytettävä tämä aukko”, Stanford selittää.

Grafeeniratkaisu aurinkovoimaan pyörillä

Auringon muuntotehokkuuden alalla 2% on todella ontuva. Siellä grafeeni tulee kuvaan. Aiheen uusille ihmisille, grafeeni on hiilen 2-D-muoto. Se löydettiin vuonna 2004, kun tutkijat kuorivat nanomittakaavan hiiliatomikerroksen grafiittipalasta teipillä.

Uuden aurinkokennon valmistamiseksi Stanfordin tutkijat kerrostivat TMD-volframidiselenidin grafeenilla ja lisäsivät joustavan polymeerikerroksen molemmille puolille. Ne lisäsivät myös ylimääräisen pinnoitteen valon imeytymisen parantamiseksi.

Se ei ole niin helppoa kuin miltä se kuulostaa. Toinen pääkirjoittaja Alwin Daus ohjasi prosessia mikronikokoisen joustavan substraatin kiinnittämiseksi TMD-sandwichiin. Se oli teknisesti haastava askel, mutta tulos oli vaivan arvoinen: uusi prototyyppi TMD-aurinkokenno, joka on suunnilleen ohuen muovipussin paksu, 5.1 %:n aurinkomuunnostehokkuudella.

5.1 % on korkea rangaistus TMD-teknologialle, mutta se on silti maapähkinä verrattuna muihin aurinkokennoihin. Tutkimus kuitenkin päättelee, että lisäsäädöt nostavat uuden aurinkokennon lähelle 27 prosenttia, mikä asettaa tekniikan suoraan suuriin liigoihin.

Stanford huomauttaa myös, että uusi prototyyppi on jo kilpailukykyinen muiden ohutkalvoisten aurinkokennojen kanssa, mikä laskee sähkötehon painoon verrattuna.

"Prototyyppi tuotti 4.4 wattia grammaa kohden, mikä on kilpaileva luku muiden nykyisten ohutkalvoaurinkokennojen kanssa, mukaan lukien muut kokeelliset prototyypit", Stanford selittää ja lisää, että se "saavutti 100 kertaa suuremman teho-painosuhteen TMD:t on vielä kehitetty."

Ilmeisesti et ole vielä nähnyt mitään, koska tutkijat laskevat, että heidän TMD-kaavansa käytännön raja on 46 wattia grammaa kohti.

Seuraavat askeleet kohti aurinkovoimalla toimivaa autoa

Katso kaikki mehukkaat yksityiskohdat tutkimuksesta "Korkea ominaisteho joustava siirtymämetallidikalkogenidiaurinkokennot" lehdessä luonto.

Sillä välin jotkut sähköautojen omistajat eivät odota. Yksi Teslan omistaja loi aaltoja viime keväänä modifioimalla sähköautonsa perinteiset aurinkopaneelit, vaikka tulokset olivat hieman vähemmän kuin esteettisesti miellyttäviä.

Sähköautojen valmistajat yrittävät myös ratkaista aurinkoenergiakaavan. Perinteisellä aurinkoteknologialla tämä on kova pähkinä, kun otetaan huomioon, että ylipaino häiritsee akun kantamaa. Kuitenkin jo vuonna 2011 yritys eNow nollattu ajatukseen lava-autojen jälkiasennus ja muut kevyet ajoneuvot, joissa on aurinkopaneelit apukäyttöön. Sittemmin ne ovat laajentuneet muun muassa linja-autoihin ja kylmäperävaunuihin.

Vuonna 2020 käynnistys Lightyear väitti, että aurinkopaneelit Suunniteltu ensimmäisen Lightyear One -sähköautojen osalta voisi tarjota jopa 70–90 % auton ajokilometreistä yrityksen teknisen tuen avulla. Kuninkaallinen DSM.

Jos se kuulostaa kalliilta, se on - toistaiseksi. Kuten raportoi CleanTechnica viime kuussa projekti etenee yrityksen kanssa Valmet Automotive. Lightyear One maksaa sinulle 170,000 2024 dollaria, jos haluat olla ensimmäinen, mutta odota vuoteen 2025 tai 33,000, niin saat lyhyemmän kantaman version nimeltä Lightyear Two XNUMX XNUMX dollarilla.

Myös Toyota on ollut kokeilla aurinkoenergiaa sähköautoille, mutta se on vain huippu suuren jäävuoren huippu sähköautojen valmistajista ja aurinkoenergian sidosryhmistä, jotka eivät odota TMD:itä. Ystävämme Industrial IT:stä ovat juuri julkaisseet uuden 7 vuoden raportin "kristallisilla aurinkovoimalla toimivien autojen" maailmanlaajuisilla markkinoilla. Raportissa mukana olevia yrityksiä ovat Daimler AG, Ford, Toyota, Volkswagen AG, Panasonic, AB Volvo, BYD, Nissan, Trina Solar, Jinko Solar ja tietysti Tesla.

Seuraa minua kimittää @TinaMCasey.

Kuva:Erittäin ohut, kevyt aurinkokenno sähköautoille ja muille sovelluksille ((Kuvan luotto: Koosha Nassiri Nazif, Stanfordin yliopisto).

Arvostatko CleanTechnican omaperäisyyttä? Harkitse tulla CleanTechnican jäsen, tukija, teknikko tai suurlähettiläs - tai suojelija Patreon.