铝电池;缩小光学合成器;太阳能技术评估。
铝电池材料
苏黎世联邦理工学院的科学家们和电子探针确定了两种新材料能够促进的发展铝电池潜在的低成本,物质丰富选择临时存储的可再生能源。
第一个是电池的导电部件的耐蚀材料;第二个是一种新型电池的正极材料,可以适应范围广泛的技术要求。
第一个是电池的导电部件的耐蚀材料。铝电池的电解液是非常积极和腐蚀不锈钢、甚至黄金和白金。团队转向了氮化钛,展览足够高导电率的陶瓷材料。钛和氮都是丰富的元素和材料很容易制造。
团队成功地使铝氮化钛制成的电池用导电部件在实验室。这种材料可以很容易地以薄膜的形式产生,也涂在其他材料,如聚合物衬托。
教授卡里尼Kovalenko功能无机材料在苏黎世联邦理工学院,相信这也将是可以生产从传统的金属导体与氮化钛和外套,甚至印刷导电钛氮化跟踪塑料。氮化钛的潜在的应用不仅限于铝电池。的材料也可以用于其他类型的电池;例如,在那些基于镁和钠,或高电压锂离子电池”Kovalenko说。
铝电池的功能方案由苏黎世ETH和电子探针研究人员。(来源:Walter M et al . 2018年先进材料,编辑)
第二个材料是一个可用于电池的正极,通常在一个铝电池的石墨。相反,团队尝试polypyrene,碳氢化合物和聚合物的分子结构,竞争对手石墨的电池能够储存的能量。
样品的材料的分子链聚集以无序的方式是特别有效,分子链之间的大量空间允许相对较大的离子电解液的渗透和电荷的电极材料。
包含polypyrene电极的另一个优势是,科学家们就能够影响它的属性,如孔隙度。材料因此可以适应特定应用程序。
此外,氮化钛和polypyrene都灵活的材料,制造这样的电池适用于囊细胞。
缩小光学合成器
圣巴巴拉市加利福尼亚大学的科学家们,在一个DARPA项目工作,开发小型、节能芯片组件光学频率合成器。
设置绝对光发出激光的频率精度是一项艰巨的任务,虽然目前的一系列光学频率合成器是有用的应用程序使用敏感的激光光谱学激光雷达,从化学检测大型,昂贵的,饿了。
“光学频率合成的发展大大增强我们精确地测量时间和空间的能力,”戈登·基勒说,DARPA项目经理领导直接片上数字光学合成器(渡渡鸟)计划。“然而,我们利用技术的能力是有限的。通过渡渡鸟,我们创造的技术将使更广泛的部署和释放大量的应用程序。目标是减少实验室级功能到方糖大小的使用在激光雷达等应用程序,相干通信、化学传感和精密计量。”
结合一对频率梳,几个微型激光和其他小型光电组件,研究人员能够复制桌面光学频率合成器的能力在三个芯片,每个小于5毫米x 10毫米大小。
比较批量梳状波发生器和综合梳理发电机。(来源:加州大学圣芭芭拉分校)
“我们带的东西占据了整个光具座,重50磅,使用一千瓦的电力,数量级效率通过整合到硅光子集成电路的关键元素,”约翰·鲍尔斯说,UCSB的电气和计算机工程教授和主任校园研究所的能源效率。
团队开发了电子集成电路控制合成器,它可以调整超过50纳米和交付7 x 10的频率稳定度-13年平均一秒钟后,匹配的输入参考时钟。
这两个小型激光频率梳是由循环生成与单色“泵”激光在光学赛马场硅片上制作的。这样做正确可以产生许多额外的颜色,产生光谱看起来像头发梳,每个“牙”是一个单独的颜色或频率。这是一个很大的离开桌面版本的光学频率合成器,它使用光纤,专门的镜子和大型机械部件由手达到类似的效果。
渡渡鸟的程序进入最后阶段,期间,研究人员将工作与电子和集成各个组件制造紧包装设备适用于未来的军事和商业光学系统。
该太阳能电池在哪里?
麻省理工学院的研究人员钻研太阳能电池板安装的基本问题来评估的表现最好的类型的细胞的条件:现成的、低成本的面板或新类型可以提供更高的效率而且花费更多。
最终,household-scale屋顶系统的团队发现,在相对干燥的地方,更高效更昂贵的面板会更好,但对于电网设施或在潮湿气候条件下,建立了低效率,但面板更便宜。
太阳能电池的研究相比,两个基本品种:标准设计,使用一个单一类型的光伏材料,和串联电池设计,结合两种细胞类型在阳光捕捉更多的能量。串联细胞,双结细胞(细胞连接在系列)和four-junction细胞(每个单元分别连接)进行了测试。
团队不仅考虑细胞的效率,而且相关安装和运营成本随着时间的推移,在一个叫电力成本逐步降低的测量(LCOE)。安装部署在三个不同的环境中,干旱(亚利桑那州),温带(南达科他),潮湿(佛罗里达州),考虑到空气中水蒸气的量是如何影响太阳能电池操作。
“住宅系统,我们表明,四端串联系统(可用的最高效的太阳能电池)是最好的选择,无论位置,”莎拉索菲亚说,麻省理工学院的研究生。它确实显示了高能源产量的重要性在住宅系统。”
发电厂安装,生产成本最低的电池是最好的交易,考虑到安装和成本控制系统可以在更多的面板,因为在这样的安装空间往往是更少的限制。
研究人员看到这样的评估作为一种工具来指导研究优先事项和比较其他太阳能技术如超薄薄膜。此外,因为他们研究的材料四端情况已经商业化,住宅应用程序团队说four-junction串联系统可能很快被带到市场。
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