Fabricante del calentador infrarrojo de grafeno
Vistas:0 Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2020-06-24 Origen:Sitio
El grafeno, una hoja de átomos de carbono unidos en un patrón de celosía de panal, es ampliamente considerado como un \"material maravilloso\" debido a sus innumerables propiedades sorprendentes. Es un conductor eficiente de energía eléctrica y térmica, es extremadamente ligera químicamente inerte y es flexible con una gran superficie. También se considera ecológico y sostenible, con infinitas posibilidades de aplicación.
En el campo de las baterías, los materiales de electrodos de batería tradicionales (y los futuros materiales de electrodos) pueden mejorarse significativamente cuando se mejoran con el grafeno. Las baterías de grafeno son livianas, duraderas, adecuadas para el almacenamiento de energía de alta capacidad, además de reducir el tiempo de carga. Extenderá la vida útil de la batería, que está inversamente relacionada con la cantidad de carbono recubierta con el material o se agrega a los electrodos para lograr la conductividad, mientras que el grafeno aumenta la conductividad sin la cantidad de carbono utilizado en las baterías convencionales.
El grafeno puede mejorar las propiedades de la batería, como la densidad de energía y la morfología de varias maneras. Las baterías de iones de litio (y otros tipos de baterías recargables) pueden optimizarse morfológicamente y mejorarse al incorporar grafeno en el ánodo de la batería y explotar la conductividad eléctrica del material y las grandes propiedades de la superficie de la superficie.
También se ha encontrado que la creación de materiales híbridos también se puede utilizar para lograr mejoras de batería. Por ejemplo, las mezclas de óxido de vanadio (VO2) y grafeno se pueden usar en cátodos de iones de litio y proporcionan carga y descarga rápidas, así como una gran durabilidad del ciclo de carga. En este caso, VO2 proporciona una alta capacidad de energía pero una conductividad deficiente, que se puede resolver utilizando el grafeno como una estructura \"columna vertebral para conectar VO2, creando un híbrido que combina alta capacidad y excelente material de conductividad.
Otro ejemplo es la batería LFP (fosfato de hierro de litio), que es una batería recargable de iones de litio. En comparación con otras baterías de iones de litio, tiene una densidad de energía más baja, pero una mayor densidad de potencia (un indicador de la velocidad a la que una batería puede proporcionar energía). Mejorar el cátodo LFP con grafeno permite que la batería sea más ligera, se cargue mucho más rápido que las baterías de iones de litio y tienen una mayor capacidad que las baterías LFP convencionales.
Además de revolucionar el mercado de baterías, el uso combinado de baterías de grafeno y los supercondensadores de grafeno puede producir resultados sorprendentes, como el concepto bien conocido de aumentar el rango y la eficiencia de los vehículos eléctricos. Si bien las baterías de grafeno aún no han logrado una comercialización generalizada, se informan los avances de baterías en todo el mundo.
Las baterías actúan como bancos de energía, lo que permite que los dispositivos alimentados funcionen sin ser conectados directamente a una toma de corriente. Si bien existen muchos tipos de baterías, el concepto básico por el cual funcionan sigue siendo similar: una o más células electroquímicas convierten la energía química almacenada en energía eléctrica. Las baterías generalmente están hechas de una carcasa de metal o plástico que contiene un terminal positivo (ánodo), un terminal negativo (cátodo) y un electrolito que permite que los iones se muevan entre ellos. El separador, una membrana de polímero permeable, forma una barrera entre el ánodo y el cátodo para evitar cortocircuitos, al tiempo que permite el transporte de portadores de carga iónica necesaria para cerrar el circuito durante el paso de la corriente. Finalmente, el colector se usa para cargar externamente a la batería a través del dispositivo conectado.
Cuando se completa el circuito entre los dos terminales, la batería produce electricidad a través de una serie de reacciones. El ánodo sufre una reacción de oxidación en la que dos o más iones del electrolito se combinan con el ánodo para crear compuestos que liberan electrones. Al mismo tiempo, se produce una reacción de reducción en el cátodo, y el material del cátodo, los iones y los electrones libres se combinan en compuestos. En resumen, la reacción del ánodo produce electrones, mientras que la reacción del cátodo absorbe electrones y, por lo tanto, produce electricidad. La batería continuará generando electricidad hasta que los electrodos se queden sin sustancias necesarias para producir la reacción.
Si bien algunos tipos de baterías son capaces de almacenar grandes cantidades de energía, son muy grandes, pesadas y liberan energía lentamente. Los condensadores, por otro lado, pueden cargar y descargar rápidamente, pero almacenan mucha menos energía que las baterías. Sin embargo, el uso de grafeno en este campo ofrece nuevas y emocionantes posibilidades para el almacenamiento de energía, con altas tasas de carga y descarga, e incluso asequibilidad. Por lo tanto, el rendimiento mejorado del grafeno difumina las líneas tradicionales de distinción entre supercondensadores y baterías.
Las baterías se dividen en dos tipos principales: baterías primarias y baterías secundarias. Después de que se usa una batería primaria (desechable) una vez, no se puede usar porque el material del electrodo en ella se cambia irreversiblemente durante la carga. Ejemplos comunes son las baterías de zinc-carbono y las baterías alcalinas utilizadas en juguetes, linternas y una gran cantidad de dispositivos portátiles. Las baterías secundarias (recargables) que se pueden descargar y recargar varias veces porque la composición original de los electrodos restaura la función. Los ejemplos incluyen baterías de plomo-ácido para vehículos y baterías de iones de litio para electrónica portátil.
Las baterías vienen en todas las formas y tamaños y se utilizan para innumerables propósitos diferentes. Los diferentes tipos de baterías muestran diferentes ventajas y desventajas. Las baterías de níquel-cadmio (NICD) tienen una densidad de energía relativamente baja y se usan donde la vida útil, las altas tasas de descarga y el precio económico son clave. Se pueden encontrar en cámaras de video y herramientas eléctricas, entre otros usos. Las baterías de níquel-cadmio contienen metales tóxicos y no son amigables con el medio ambiente. Las baterías NIMH tienen una mayor densidad de energía que las baterías NICD, pero tienen una vida útil del ciclo más corta. Las aplicaciones incluyen teléfonos móviles y computadoras portátiles. Las baterías de ácido de plomo son pesados y juegan un papel importante en aplicaciones de alta potencia donde el peso no es la esencia sino el precio económico. Son comunes en usos como equipos hospitalarios e iluminación de emergencia.
Las baterías de iones de litio (iones de litio) se utilizan donde la alta energía y el peso mínimo son importantes, pero la tecnología es frágil y requiere circuitos de protección para garantizar la seguridad. Las aplicaciones incluyen teléfonos celulares y varias computadoras. Las baterías de polímero de iones de litio (polímero de iones de litio) se encuentran principalmente en teléfonos móviles. Son livianos y más delgados que las baterías de iones de litio. También son generalmente más seguros y duran más. Sin embargo, parecen ser menos comunes porque las baterías de iones de litio son más baratas de fabricar y tienen una mayor densidad de energía.
Las baterías a base de grafeno tienen un potencial emocionante, y aunque aún no se comercializan por completo, la I + D es intensiva y promete dar frutos en el futuro. Las empresas de todo el mundo (incluidos Samsung, Huawei, etc.) están desarrollando diferentes tipos de baterías mejoradas por grafeno, algunas de las cuales están entrando en el mercado. Se utiliza principalmente en vehículos eléctricos y dispositivos móviles.
Algunas baterías usan grafeno de forma periférica, no química de batería. Por ejemplo, en 2016, Huawei introdujo una nueva batería de iones de litio mejorada con grafeno que usa grafeno para mantener la función a temperaturas más altas (60 grados en lugar del límite existente de 50 grados) y proporciona el doble de horas de trabajo. La batería utiliza grafeno para una mejor disipación de calor: reduce la temperatura de funcionamiento de la batería en 5 grados.