Το κύμα της ανάπτυξης της νέας ενέργειας: η άνοδος των φωτοβολταϊκών και η αποθήκευση ενέργειας

Από τα φωτοβολταϊκά έως την αποθήκευση ενέργειας, τα θερμικά αγώγιμα παρεμβύσματα σιλικόνης χρησιμοποιούνται σε πολλά σενάρια σε νέα ενεργειακά συστήματα

Στο πλαίσιο του παγκόσμιου ενεργειακού μετασχηματισμού, η νέα βιομηχανία ενέργειας ανθεί με πρωτοφανή ρυθμό. Με την αυξανόμενη εξάντληση της παραδοσιακής ορυκτής ενέργειας και τα όλο και πιο σοβαρά περιβαλλοντικά προβλήματα, η εύρεση εναλλακτικών εναλλακτικών λύσεων καθαρής και βιώσιμης ενέργειας έχει γίνει κορυφαία προτεραιότητα. Η νέα ενέργεια, ως το κλειδί για την επίλυση ενεργειακών κρίσεων και περιβαλλοντικών προκλήσεων, γίνεται σταδιακά ο πρωταγωνιστής της παγκόσμιας ενεργειακής σκηνής.

Μεταξύ πολλών νέων ενεργειακών τεχνολογιών, τα ηλιακά φωτοβολταϊκά συστήματα παραγωγής ενέργειας και αποθήκευσης ενέργειας ξεχωρίζουν και αποτελούν τη βασική δύναμη που οδηγεί στον ενεργειακό μετασχηματισμό. Η ηλιακή ενέργεια, ως ανεξάντλητη καθαρή ενέργεια, μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική μέσω της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας, παρέχοντας μια νέα λύση για την παγκόσμια παροχή ενέργειας. Τα τελευταία χρόνια, η βιομηχανία φωτοβολταϊκών έχει αναπτυχθεί γρήγορα, η τεχνολογία καινοτομείται συνεχώς και το κόστος συνέχισε να μειώνεται, κάνοντας την παραγωγή ηλιακής φωτοβολταϊκής ενέργειας να χρησιμοποιείται ευρέως σε όλο τον κόσμο. Από τους μεγάλης κλίμακας φωτοβολταϊκούς σταθμούς μέχρι τα κατανεμημένα οικιακά φωτοβολταϊκά συστήματα, η ηλιακή φωτοβολταϊκή παραγωγή ενέργειας αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι χρησιμοποιούν την ενέργεια με τα μοναδικά της πλεονεκτήματα.

Με την ευρεία εφαρμογή φωτοβολταϊκών και συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας στον τομέα της νέας ενέργειας, το πρόβλημα της απαγωγής θερμότητας γίνεται όλο και πιο εμφανές. Σε αυτά τα συστήματα, ένας μεγάλος αριθμός ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και εξοπλισμού θα παράγει πολλή θερμότητα κατά τη λειτουργία. Εάν δεν μπορούν να διαλυθούν έγκαιρα και αποτελεσματικά, ο εξοπλισμός θα υπερθερμανθεί, η απόδοση θα μειωθεί ή ακόμη και θα καταστραφεί, επηρεάζοντας σοβαρά τη σταθερότητα και τη διάρκεια ζωής του συστήματος. Ως εκ τούτου, οι αποτελεσματικές λύσεις απαγωγής θερμότητας έχουν γίνει το κλειδί για την ανάπτυξη φωτοβολταϊκών συστημάτων και συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας. Ως υλικό απαγωγής θερμότητας υψηλής απόδοσης, τα θερμικά αγώγιμα παρεμβύσματα σιλικόνης διαδραματίζουν απαραίτητο ρόλο στην εφαρμογή απαγωγής θερμότητας των νέων ενεργειακών συστημάτων λόγω της εξαιρετικής θερμικής αγωγιμότητας, της καλής ευελιξίας και της αξιοπιστίας τους.

Ως βασικό υλικό που χρησιμοποιείται ευρέως σε νέα ενεργειακά συστήματα, η απόδοση και τα πλεονεκτήματα των θερμικά αγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στη διασφάλιση της αποτελεσματικής λειτουργίας του συστήματος.

Από την άποψη της βασικής σύνθεσης, το θερμοαγώγιμο παρέμβυσμα σιλικόνης είναι ένα πολυμερές σύνθετο υλικό με καουτσούκ σιλικόνης ως υλικό βάσης και προστίθεται θερμικά αγώγιμο πληρωτικό. Το καουτσούκ σιλικόνης ως υλικό βάσης αποτελείται από αλυσίδες οξυγόνου πυριτίου και έχει μια σειρά από εξαιρετικές ιδιότητες. Έχει εξαιρετική αντοχή σε υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες και μπορεί να λειτουργήσει σταθερά στο εύρος θερμοκρασίας από -50℃ έως 200℃, γεγονός που επιτρέπει στα θερμικά αγώγιμα παρεμβύσματα σιλικόνης να λειτουργούν κανονικά σε διάφορα ακραία περιβάλλοντα. Είτε πρόκειται για φωτοβολταϊκό σταθμό ηλεκτροπαραγωγής που λειτουργεί σε μια ζεστή περιοχή της ερήμου είτε για συσκευή αποθήκευσης ενέργειας που χρησιμοποιείται σε ψυχρή πολική περιοχή, η θερμοαγώγιμη φλάντζα σιλικόνης δεν θα χάσει την οφειλόμενη απόδοσή της λόγω δραστικών αλλαγών στη θερμοκρασία.

Το καουτσούκ σιλικόνης έχει επίσης καλές μονωτικές ιδιότητες, οι οποίες μπορούν να αποτρέψουν αποτελεσματικά τη διαρροή ρεύματος και να αποφύγουν πιθανούς ηλεκτρικούς κινδύνους για ηλεκτρονικά εξαρτήματα και εξοπλισμό. Στα νέα ενεργειακά συστήματα, ένας μεγάλος αριθμός ηλεκτρονικών συσκευών και κυκλωμάτων είναι διασυνδεδεμένοι και η σημασία της απόδοσης της μόνωσης είναι αυτονόητη. Εάν η απόδοση της μόνωσης είναι κακή, μπορεί να προκαλέσει σοβαρά προβλήματα όπως βραχυκύκλωμα και διαρροή, επηρεάζοντας την κανονική λειτουργία του συστήματος και ακόμη και ατυχήματα ασφαλείας. Η υψηλή μόνωση των θερμοαγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης παρέχει αξιόπιστη εγγύηση για την ασφαλή και σταθερή λειτουργία των νέων ενεργειακών συστημάτων.

Επιπλέον, η χημική σταθερότητα του καουτσούκ σιλικόνης είναι επίσης εξαιρετική. Δεν διαβρώνεται εύκολα από χημικά και μπορεί να διατηρήσει σταθερή απόδοση σε διάφορα πολύπλοκα χημικά περιβάλλοντα. Κατά τη λειτουργία νέων ενεργειακών συστημάτων, ενδέχεται να εκτεθούν σε διάφορες χημικές ουσίες, όπως ηλεκτρολύτες, διαβρωτικά αέρια κ.λπ. Η χημική σταθερότητα των θερμικά αγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης τους επιτρέπει να αντιστέκονται στην επίδραση αυτών των χημικών ουσιών και να διατηρούν καλές συνθήκες εργασίας για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Προκειμένου να βελτιωθεί περαιτέρω η θερμική αγωγιμότητα των θερμικά αγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης, οι κατασκευαστές θα προσθέσουν διάφορα θερμικά αγώγιμα υλικά πλήρωσης στο υπόστρωμα από καουτσούκ σιλικόνης, όπως αλουμίνα (Al2O3), νιτρίδιο βορίου (BN), οξείδιο μαγνησίου (MgO), κ.λπ. θερμικά αγώγιμα παρεμβύσματα σιλικόνης. Όταν η θερμότητα μεταφέρεται από τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα στο θερμικά αγώγιμο επίθεμα σιλικόνης, αυτά τα πληρωτικά κατανέμονται ομοιόμορφα στη μήτρα από καουτσούκ σιλικόνης, σχηματίζοντας ένα αποτελεσματικό κανάλι αγωγιμότητας θερμότητας, επιτρέποντας τη γρήγορη μεταφορά θερμότητας από την επιφάνεια του εξαρτήματος στην ψύκτρα, επιτυγχάνοντας έτσι αποτελεσματική απαγωγή θερμότητας.

Δομικά, τα θερμικά αγώγιμα παρεμβύσματα σιλικόνης έχουν συνήθως τη μορφή φύλλων, με έναν ορισμένο βαθμό ευκαμψίας και συμπιεστότητας. Αυτό το δομικό χαρακτηριστικό του επιτρέπει να εφαρμόζει σφιχτά σε διάφορες ακανόνιστες επιφάνειες και να γεμίζει τα μικροσκοπικά κενά μεταξύ των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και των καλοριφέρ. Σε πρακτικές εφαρμογές, υπάρχουν συχνά μικροσκοπικές ανώμαλες επιφάνειες στις επιφάνειες των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και των καλοριφέρ, και αυτά τα κενά θα οδηγήσουν σε κακή αγωγιμότητα της θερμότητας. Τα θερμικά αγώγιμα παρεμβύσματα σιλικόνης μπορούν να γεμίσουν τέλεια αυτά τα κενά μέσω της δικής τους ευελιξίας και συμπιεστότητας, να μειώσουν την παρουσία αέρα και έτσι να βελτιώσουν σημαντικά την απόδοση της αγωγιμότητας της θερμότητας. Επειδή ο αέρας είναι κακός αγωγός θερμότητας, η παρουσία του θα μειώσει σημαντικά την απόδοση της αγωγιμότητας της θερμότητας και η πλήρωση των θερμικά αγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την αναλογία αέρα στη διεπαφή επαφής και να βελτιώσει την απόδοση της μεταφοράς θερμότητας.

Τα πλεονεκτήματα απόδοσης των θερμικά αγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης αντικατοπτρίζονται επίσης σε πολλές πτυχές. Έχει καλή ρυθμιστική απόδοση και μπορεί να απορροφήσει τους κραδασμούς και το στρες. Κατά τη λειτουργία νέων ενεργειακών συστημάτων, ο εξοπλισμός μπορεί να επηρεαστεί από διάφορους κραδασμούς και μηχανικές καταπονήσεις, όπως η δόνηση του εξοπλισμού παραγωγής αιολικής ενέργειας σε περιβάλλον ισχυρού ανέμου και τα χτυπήματα των ηλεκτρικών οχημάτων κατά την οδήγηση. Η ρυθμιστική απόδοση των θερμικά αγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά τη ζημιά αυτών των κραδασμών και καταπονήσεων στα ηλεκτρονικά εξαρτήματα και να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού.

Έχει επίσης καλή αντοχή στη γήρανση και μπορεί να διατηρήσει σταθερή απόδοση κατά τη μακροχρόνια χρήση. Στα νέα ενεργειακά συστήματα, ο εξοπλισμός χρειάζεται συνήθως να λειτουργεί συνεχώς για μεγάλο χρονικό διάστημα, κάτι που απαιτεί υψηλή αντοχή στη γήρανση των υλικών. Η αντίσταση γήρανσης της θερμοαγώγιμης φλάντζας σιλικόνης της επιτρέπει να αντέχει στη δοκιμασία του χρόνου και να παρέχει αξιόπιστη εγγύηση απαγωγής θερμότητας για νέα ενεργειακά συστήματα μακροπρόθεσμα.

Επιπλέον, η εγκατάσταση και η χρήση θερμοαγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης είναι επίσης πολύ βολικές. Μπορεί να κοπεί σε διάφορα σχήματα και μεγέθη σύμφωνα με διαφορετικά σενάρια εφαρμογής και ανάγκες, κάτι που είναι βολικό για εγκατάσταση σε διάφορες ηλεκτρονικές συσκευές. Επιπλέον, η επιφάνειά του έχει συνήθως έναν ορισμένο βαθμό κολλητικότητας και μπορεί να επικολληθεί απευθείας μεταξύ εξαρτημάτων και καλοριφέρ χωρίς την ανάγκη πρόσθετων συσκευών στερέωσης, γεγονός που βελτιώνει σημαντικά την απόδοση εγκατάστασης και μειώνει το κόστος εγκατάστασης.

Συνοπτικά, τα θερμικά αγώγιμα παρεμβύσματα σιλικόνης έχουν γίνει ιδανική επιλογή για απαγωγή θερμότητας σε νέα ενεργειακά συστήματα λόγω της μοναδικής τους σύνθεσης, δομής και εξαιρετικών πλεονεκτημάτων απόδοσης. Μπορούν να λύσουν αποτελεσματικά το πρόβλημα της απαγωγής θερμότητας των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων σε νέα ενεργειακά συστήματα, να βελτιώσουν τη σταθερότητα και την αξιοπιστία του συστήματος και να παρέχουν ισχυρή υποστήριξη για την ανάπτυξη της νέας βιομηχανίας ενέργειας.

Ως μία από τις βασικές συσκευές του φωτοβολταϊκού συστήματος παραγωγής ενέργειας, ο φωτοβολταϊκός μετατροπέας αναλαμβάνει το σημαντικό έργο της μετατροπής του συνεχούς ρεύματος που παράγεται από τα ηλιακά πάνελ σε εναλλασσόμενο ρεύμα. Σε αυτή τη διαδικασία μετατροπής ενέργειας, τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα στο εσωτερικό του μετατροπέα, όπως συσκευές ημιαγωγών ισχύος (IGBT, MOSFET, κ.λπ.), μετασχηματιστές, επαγωγείς κ.λπ., θα παράγουν πολλή θερμότητα λόγω της ροής του ρεύματος και της απώλειας ισχύος. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα έναν κοινό μεγάλο φωτοβολταϊκό μετατροπέα 500 kW, όταν λειτουργεί με πλήρες φορτίο, η θερμική ισχύς της εσωτερικής μονάδας ισχύος μπορεί να φτάσει αρκετά κιλοβάτ.

Η υπερβολική θερμοκρασία θα έχει σοβαρό αντίκτυπο στην απόδοση και τη σταθερότητα του μετατροπέα. Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, η αντίσταση της συσκευής ημιαγωγού ισχύος θα αυξηθεί, γεγονός που θα οδηγήσει σε πρόσθετη απώλεια ισχύος, επιδεινώνοντας περαιτέρω τη θερμότητα και σχηματίζοντας έναν φαύλο κύκλο. Η υψηλή θερμοκρασία θα επιταχύνει επίσης τη γήρανση των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, μειώνοντας την αξιοπιστία και τη διάρκεια ζωής τους. Μελέτες έχουν δείξει ότι για κάθε αύξηση κατά 10°C στη θερμοκρασία λειτουργίας των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, η διάρκεια ζωής τους μπορεί να μειώνεται κατά περίπου 50%. Εάν ο μετατροπέας λειτουργεί σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας για μεγάλο χρονικό διάστημα, μπορεί επίσης να προκαλέσει βλάβες, όπως διακοπή λειτουργίας λόγω προστασίας υπερθέρμανσης, ή ακόμα και βλάβη εξαρτημάτων, που θα επηρεάσει την κανονική λειτουργία ολόκληρου του φωτοβολταϊκού συστήματος παραγωγής ενέργειας και θα προκαλέσει οικονομικές απώλειες στις εταιρείες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.

Προκειμένου να λυθεί το πρόβλημα απαγωγής θερμότητας του μετατροπέα, χρησιμοποιούνται ευρέως συσκευές απαγωγής θερμότητας όπως καλοριφέρ και ανεμιστήρες. Ωστόσο, το να βασίζεστε αποκλειστικά σε αυτές τις συσκευές απαγωγής θερμότητας δεν αρκεί, επειδή υπάρχουν πάντα κάποια μικροσκοπικά κενά μεταξύ του θερμαντικού στοιχείου και της συσκευής απαγωγής θερμότητας λόγω της μικροσκοπικής ανομοιομορφίας της επιφάνειας, και αυτά τα κενά γεμίζουν με αέρα. Η θερμική αγωγιμότητα του αέρα είναι εξαιρετικά χαμηλή, μόνο περίπου 0,026W/(m・K), η οποία σχηματίζει μεγάλη θερμική αντίσταση και εμποδίζει την αποτελεσματική μεταφορά θερμότητας.

Η εμφάνιση θερμικά αγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης παρέχει μια αποτελεσματική λύση σε αυτό το πρόβλημα. Τα θερμικά αγώγιμα παρεμβύσματα σιλικόνης έχουν καλή ευελιξία και συμπιεστότητα και μπορούν να προσαρμόζονται σφιχτά στην επιφάνεια των θερμαντικών στοιχείων και των συσκευών απαγωγής θερμότητας, γεμίζοντας αυτά τα μικροσκοπικά κενά και αφαιρώντας τον αέρα από αυτά. Ταυτόχρονα, έχει επίσης υψηλή θερμική αγωγιμότητα, γενικά μεταξύ 1 - 10W/(m・K). Διαφορετικοί τύποι θερμικά αγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης έχουν διαφορετική θερμική αγωγιμότητα, η οποία μπορεί να μειώσει σημαντικά τη θερμική αντίσταση και να βελτιώσει την απόδοση της μεταφοράς θερμότητας.

Όταν η θερμότητα παράγεται από το θερμαντικό στοιχείο, μεταφέρεται γρήγορα στο ψυγείο μέσω της θερμικά αγώγιμης φλάντζας σιλικόνης και στη συνέχεια το ψυγείο διαχέει τη θερμότητα στο περιβάλλον περιβάλλον. Για παράδειγμα, σε ένα μεγάλο φωτοβολταϊκό σταθμό παραγωγής ενέργειας χρησιμοποιήθηκε ένας φωτοβολταϊκός μετατροπέας με θερμικά αγώγιμη φλάντζα σιλικόνης. Η θερμοκρασία λειτουργίας της μονάδας ισχύος μειώθηκε κατά 15°C περίπου σε σύγκριση με πριν από τη χρήση, η απόδοση του μετατροπέα αυξήθηκε κατά περίπου 3% και το ποσοστό αστοχίας του εξοπλισμού μειώθηκε σημαντικά, διασφαλίζοντας αποτελεσματικά τη σταθερή λειτουργία του φωτοβολταϊκού συστήματος παραγωγής ενέργειας. Αυτό καταδεικνύει πλήρως τον βασικό ρόλο των θερμικά αγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης στη διάχυση της θερμότητας των φωτοβολταϊκών μετατροπέων και παρέχει ισχυρή υποστήριξη για τη βελτίωση της συνολικής απόδοσης και αξιοπιστίας των φωτοβολταϊκών συστημάτων παραγωγής ενέργειας.

Τα ηλιακά πάνελ είναι τα βασικά στοιχεία των φωτοβολταϊκών συστημάτων παραγωγής ενέργειας. Η αρχή λειτουργίας τους είναι να χρησιμοποιούν το φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα υλικών ημιαγωγών για να μετατρέψουν απευθείας την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Ωστόσο, στην πραγματική διαδικασία εργασίας, η απόδοση των ηλιακών συλλεκτών θα επηρεαστεί σημαντικά από τη θερμοκρασία.

Όταν τα ηλιακά πάνελ λειτουργούν κάτω από το φως του ήλιου, η θερμοκρασία τους θα αυξηθεί σταδιακά. Ειδικά το ζεστό καλοκαίρι ή σε περιοχές με έντονο ηλιακό φως, η θερμοκρασία της επιφάνειας των πάνελ μπορεί να φτάσει τους 60℃ ή και υψηλότερα. Η υπερβολική θερμοκρασία θα έχει πολλές αρνητικές επιπτώσεις στην απόδοση των ηλιακών συλλεκτών.

Η αύξηση της θερμοκρασίας θα προκαλέσει μείωση της τάσης ανοιχτού κυκλώματος των ηλιακών κυψελών. Αυτό οφείλεται στο ότι καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, το πλάτος του διακένου ζώνης του υλικού ημιαγωγού μειώνεται, η θερμική διέγερση των ηλεκτρονίων εντείνεται και το αντίστροφο ρεύμα κορεσμού στο εσωτερικό της μπαταρίας αυξάνεται, προκαλώντας μείωση της τάσης ανοιχτού κυκλώματος. Σύμφωνα με σχετική έρευνα και πραγματικές δοκιμές, γενικά, ο συντελεστής θερμοκρασίας τάσης ανοιχτού κυκλώματος των ηλιακών κυψελών είναι περίπου -0,3%/℃ - -0,5%/℃, δηλαδή, για κάθε 1℃ αύξηση της θερμοκρασίας, η τάση ανοιχτού κυκλώματος θα μειώνεται κατά περίπου 0,3% - 0,5%. Αυτό σημαίνει ότι σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας, η τάση εξόδου από το ηλιακό πάνελ θα μειωθεί, επηρεάζοντας έτσι την ισχύ εξόδου ολόκληρου του συστήματος παραγωγής ενέργειας.

Η αύξηση της θερμοκρασίας θα αυξήσει επίσης ελαφρώς το ρεύμα βραχυκυκλώματος του ηλιακού κυττάρου, αλλά η αύξηση είναι σχετικά μικρή και δεν αρκεί για να αντισταθμίσει την απώλεια ισχύος που προκαλείται από την πτώση της τάσης ανοιχτού κυκλώματος. Γενικά, η ισχύς εξόδου των ηλιακών συλλεκτών θα μειώνεται σταδιακά καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Για παράδειγμα, όταν η θερμοκρασία λειτουργίας του πίνακα αυξάνεται από την τυπική θερμοκρασία δοκιμής των 25℃ στους 50℃, η απόδοση παραγωγής ενέργειας μπορεί να μειωθεί κατά περίπου 10% - 15%, γεγονός που θα οδηγήσει σε σημαντική απώλεια παραγωγής ενέργειας για μεγάλης κλίμακας έργα παραγωγής φωτοβολταϊκών ενέργειας.

Η μακροχρόνια λειτουργία σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας θα επιταχύνει επίσης τη γήρανση και την υποβάθμιση της απόδοσης των ηλιακών συλλεκτών, μειώνοντας τη διάρκεια ζωής τους. Η υψηλή θερμοκρασία θα προκαλέσει φυσικές και χημικές αλλαγές στα υλικά μέσα στα πάνελ, όπως γήρανση και αποκόλληση των υλικών συσκευασίας, διάβρωση ηλεκτροδίων κ.λπ., που θα επηρεάσουν την απόδοση και την αξιοπιστία των πάνελ.

Προκειμένου να διατηρηθεί η κατάλληλη θερμοκρασία λειτουργίας των ηλιακών συλλεκτών, να βελτιωθεί η απόδοση παραγωγής ενέργειας και να παραταθεί η διάρκεια ζωής, τα θερμικά αγώγιμα παρεμβύσματα σιλικόνης παίζουν σημαντικό ρόλο. Τα θερμικά αγώγιμα παρεμβύσματα σιλικόνης εγκαθίστανται συνήθως στο πίσω μέρος των ηλιακών συλλεκτών, τα οποία μπορούν να μεταφέρουν αποτελεσματικά τη θερμότητα που παράγεται από τα πάνελ. Από τη μία πλευρά, η καλή θερμική αγωγιμότητα των θερμικά αγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης επιτρέπει τη γρήγορη μεταφορά θερμότητας από τα πάνελ στη δομή απαγωγής θερμότητας ή στο περιβάλλον που έρχεται σε επαφή με αυτά. Από την άλλη πλευρά, η ευελιξία και η συμπιεστότητά του του επιτρέπουν να εφαρμόζει σφιχτά στο πίσω μέρος του πάνελ, εξασφαλίζοντας αποτελεσματική μεταφορά θερμότητας.

Σε ορισμένους επίγειους φωτοβολταϊκούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής μεγάλης κλίμακας, τοποθετούνται θερμικά αγώγιμα παρεμβύσματα σιλικόνης μεταξύ των βραχιόνων του ηλιακού πάνελ και των πλαισίων. Όταν το ηλιακό πάνελ απορροφά το ηλιακό φως για να παράγει θερμότητα, η θερμότητα μεταφέρεται στο στήριγμα μέσω της θερμικής αγώγιμης φλάντζας σιλικόνης και, στη συνέχεια, ο βραχίονας διαχέει τη θερμότητα στον περιβάλλοντα αέρα. Με αυτόν τον τρόπο, η θερμοκρασία λειτουργίας των ηλιακών συλλεκτών μπορεί να μειωθεί αποτελεσματικά και να βελτιωθεί η απόδοση παραγωγής ενέργειας. Τα ερευνητικά δεδομένα δείχνουν ότι μετά τη χρήση θερμικά αγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης, η θερμοκρασία λειτουργίας των ηλιακών συλλεκτών μπορεί να μειωθεί κατά 5℃ - 10℃ και η απόδοση παραγωγής ενέργειας μπορεί να αυξηθεί κατά περίπου 5% - 8%. Ταυτόχρονα, μπορεί επίσης να παρατείνει τη διάρκεια ζωής των πάνελ και να μειώσει το κόστος συντήρησης, αποφέροντας σημαντικά οικονομικά οφέλη στα έργα παραγωγής φωτοβολταϊκών ενέργειας.

Στα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, η απαγωγή θερμότητας των μονάδων μπαταρίας αποθήκευσης ενέργειας είναι ζωτικής σημασίας, καθώς σχετίζεται άμεσα με την απόδοση, τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας και την ασφάλεια και τη σταθερότητα του συστήματος.

Κατά τη διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης των μπαταριών αποθήκευσης ενέργειας, θα συμβεί μια σειρά από πολύπλοκες ηλεκτροχημικές αντιδράσεις, οι οποίες αναπόφευκτα παράγουν θερμότητα. Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας αποθήκευσης ενέργειας, η ενεργειακή πυκνότητα των μονάδων μπαταρίας συνεχίζει να αυξάνεται, η ισχύς συνεχίζει να αυξάνεται και η θερμότητα που παράγεται επίσης αυξάνεται ανάλογα. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα την κοινή μονάδα μπαταρίας ιόντων λιθίου, κατά τη φόρτιση και εκφόρτιση υψηλής ταχύτητας, ο ρυθμός παραγωγής θερμότητας στο εσωτερικό της μπαταρίας θα επιταχυνθεί σημαντικά. Εάν αυτή η θερμότητα δεν μπορεί να διαλυθεί άμεσα και αποτελεσματικά, η θερμοκρασία της μονάδας μπαταρίας θα αυξηθεί γρήγορα.

Οι υπερβολικά υψηλές θερμοκρασίες έχουν πολλές αρνητικές επιπτώσεις στην απόδοση της μπαταρίας. Από τη μία πλευρά, η αύξηση της θερμοκρασίας θα αυξήσει την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας, πράγμα που σημαίνει ότι η απώλεια ενέργειας της μπαταρίας κατά τη φόρτιση και εκφόρτιση αυξάνεται και η απόδοση φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας μειώνεται. Για παράδειγμα, όταν η θερμοκρασία της μπαταρίας αυξάνεται από 25°C σε 50°C, η εσωτερική της αντίσταση μπορεί να αυξηθεί κατά 20% - 50%, με αποτέλεσμα περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια να μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση, επιδεινώνοντας περαιτέρω τη θέρμανση της μπαταρίας. Από την άλλη πλευρά, οι υψηλές θερμοκρασίες θα επιταχύνουν την αποσύνθεση και τη γήρανση των χημικών ουσιών στο εσωτερικό της μπαταρίας και θα μειώσουν τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Μελέτες έχουν δείξει ότι για κάθε αύξηση κατά 10°C στη θερμοκρασία λειτουργίας της μπαταρίας, η διάρκεια ζωής της μπαταρίας μπορεί να μειωθεί κατά 20% - 30%. Για συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας, η μειωμένη διάρκεια ζωής της μπαταρίας θα έχει ως αποτέλεσμα υψηλό κόστος αντικατάστασης, επηρεάζοντας την οικονομική απόδοση του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας.

Εκτός από το πρόβλημα της αύξησης της θερμοκρασίας, δεν μπορεί να αγνοηθεί η ομοιομορφία θερμοκρασίας μεταξύ των στοιχείων μέσα στη μονάδα μπαταρίας. Στην πραγματική λειτουργία, λόγω διαφορών σε παράγοντες όπως η θέση της μπαταρίας, η κατάσταση φόρτισης και εκφόρτισης και οι συνθήκες απαγωγής θερμότητας, υπάρχουν συχνά ασυνεπείς θερμοκρασίες μεταξύ των στοιχείων. Αυτή η διαφορά θερμοκρασίας θα προκαλέσει την απόδοση και την ταχύτητα γήρανσης κάθε στοιχείου να είναι εκτός συγχρονισμού, κάτι που με τη σειρά του επηρεάζει την απόδοση και τη διάρκεια ζωής ολόκληρης της μονάδας μπαταρίας. Για παράδειγμα, σε μια μονάδα μπαταρίας που αποτελείται από πολλαπλές κυψέλες, εάν η θερμοκρασία ορισμένων κυψελών είναι πολύ υψηλή και η θερμοκρασία άλλων στοιχείων είναι σχετικά χαμηλή, οι κυψέλες με υψηλές θερμοκρασίες θα γεράσουν και θα αποσυντεθούν ταχύτερα, περιορίζοντας τη χωρητικότητα και την απόδοση ολόκληρης της μονάδας μπαταρίας. Μετά από μακροχρόνια λειτουργία, αυτή η ανισορροπία θερμοκρασίας μπορεί επίσης να προκαλέσει θερμική διαρροή της μπαταρίας, οδηγώντας σε σοβαρά ατυχήματα ασφαλείας, όπως πυρκαγιά και έκρηξη.

Στη δομή της μονάδας μπαταρίας, το πρόβλημα απαγωγής θερμότητας μεταξύ της μπαταρίας και του κουτιού είναι ιδιαίτερα εμφανές. Κατά τη διαδικασία παραγωγής και εγκατάστασης, είναι δύσκολο το κάτω μέρος της μπαταρίας να ταιριάζει σφιχτά με το κάτω μέρος του κουτιού, επομένως θα υπάρχουν πάντα μερικά μικροσκοπικά κενά αέρα. Η θερμική αγωγιμότητα του αέρα είναι εξαιρετικά χαμηλή, μόνο περίπου 0,026 W/(m・K), η οποία σχηματίζει μεγάλη θερμική αντίσταση, εμποδίζοντας σοβαρά τη μεταφορά θερμότητας από τη μπαταρία στο κουτί, καθιστώντας δύσκολη την αποτελεσματική διάχυση της θερμότητας μέσα στην μπαταρία, επιδεινώνοντας περαιτέρω την αύξηση της θερμοκρασίας και τα προβλήματα ανομοιόμορφης θερμοκρασίας της μονάδας μπαταρίας.

Συνοπτικά, προκειμένου να διασφαλιστεί η αποτελεσματική, ασφαλής και μεγάλης διάρκειας λειτουργία της μονάδας μπαταρίας αποθήκευσης ενέργειας, πρέπει να ληφθούν αποτελεσματικά μέτρα απαγωγής θερμότητας για να λυθεί το πρόβλημα απαγωγής θερμότητας μεταξύ της μπαταρίας και του κουτιού και να επιτευχθεί καλή διαχείριση θερμοκρασίας.

Θερμικά αγώγιμο επίθεμα σιλικόνηςπαρέχουν μια αποτελεσματική και αξιόπιστη λύση στις ανάγκες απαγωγής θερμότητας των μονάδων μπαταρίας αποθήκευσης ενέργειας.

Το θερμικά αγώγιμο μαξιλαράκι σιλικόνης έχει καλή ευελιξία και συμπιεστότητα, γεγονός που του επιτρέπει να καλύψει τέλεια το μικροσκοπικό κενό μεταξύ της μπαταρίας και του κουτιού. Όταν το θερμοαγώγιμο παρέμβυσμα σιλικόνης τοποθετηθεί μεταξύ της μπαταρίας και της θήκης και ασκηθεί μια συγκεκριμένη πίεση, η φλάντζα μπορεί να παραμορφωθεί ανάλογα με το σχήμα της επιφάνειας επαφής, να προσαρμοστεί κοντά στην επιφάνεια της μπαταρίας και στη θήκη και να αφαιρέσει αποτελεσματικά τον αέρα μεταξύ των δύο. Δεδομένου ότι ο αέρας είναι κακός αγωγός θερμότητας, η παρουσία του θα αυξήσει σημαντικά τη θερμική αντίσταση και η πλήρωση της θερμικής αγώγιμης φλάντζας σιλικόνης μπορεί να μειώσει σημαντικά το διάκενο αέρα, μειώνοντας έτσι τη θερμική αντίσταση και δημιουργώντας καλές συνθήκες για αγωγιμότητα θερμότητας.

Το θερμικά αγώγιμο επίθεμα σιλικόνης έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα και μπορεί να μεταφέρει τη θερμότητα γρήγορα και αποτελεσματικά. Γενικά, η θερμική αγωγιμότητα των κοινών θερμικά αγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης είναι μεταξύ 1 - 10 W/(m・K) και η θερμική αγωγιμότητα διαφορετικών μοντέλων προϊόντων ποικίλλει. Όταν παράγεται θερμότητα στο εσωτερικό της μπαταρίας, η θερμότητα μεταφέρεται γρήγορα στη θερμικά αγώγιμη φλάντζα σιλικόνης που έρχεται σε επαφή με αυτήν. Επειδή τα θερμικά αγώγιμα πληρωτικά (όπως οξείδιο αλουμινίου, νιτρίδιο βορίου κ.λπ.) στο θερμικά αγώγιμο παρέμβυσμα σιλικόνης κατανέμονται ομοιόμορφα στο υπόστρωμα από καουτσούκ σιλικόνης, σχηματίζονται αποτελεσματικά κανάλια αγωγιμότητας θερμότητας και η θερμότητα μπορεί να μεταφερθεί γρήγορα από τη μπαταρία στο κουτί κατά μήκος αυτών των καναλιών. Η θερμότητα διαχέεται περαιτέρω στο περιβάλλον περιβάλλον μέσω της δομής απαγωγής θερμότητας του κουτιού (όπως πτερύγια απαγωγής θερμότητας, συσκευές ψύξης αέρα ή υγρής ψύξης, κ.λπ.), εξάγοντας έτσι αποτελεσματικά τη θερμότητα μέσα στο πακέτο μπαταριών και μειώνοντας τη θερμοκρασία του πακέτου μπαταριών.

Σε ένα συγκεκριμένο έργο αποθήκευσης ενέργειας, χρησιμοποιήθηκε η μονάδα μπαταρίας με θερμικά αγώγιμη φλάντζα σιλικόνης. Η μέγιστη θερμοκρασία στο εσωτερικό της μπαταρίας μειώθηκε κατά περίπου 12°C σε σύγκριση με πριν από τη χρήση και η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των κυψελών ελεγχόταν επίσης εντός 3°C. Αυτό βελτίωσε την απόδοση φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας, επέκτεινε τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας κατά περίπου 20% και βελτίωσε αποτελεσματικά την απόδοση και τη σταθερότητα του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας.

Εκτός από την αγώγιμη θερμότητα, τα θερμικά αγώγιμα παρεμβύσματα σιλικόνης μπορούν επίσης να διαδραματίσουν έναν ορισμένο ρόλο στην απορρόφηση των κραδασμών και στην απορρόφηση κραδασμών. Κατά τη λειτουργία του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας, μπορεί να υποστεί διάφορους κραδασμούς και κραδασμούς, όπως χτυπήματα κατά τη μεταφορά και κραδασμούς στο περιβάλλον εγκατάστασης. Η ελαστικότητα και η ευελιξία των θερμικά αγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης μπορεί να απορροφήσει αυτούς τους κραδασμούς και τις κρουστικές ενέργειες, να μειώσει τη ζημιά στις κυψέλες και τις μονάδες μπαταρίας, να προστατεύσει τη δομική ακεραιότητα της μπαταρίας και να βελτιώσει περαιτέρω την αξιοπιστία και τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.

Επιπλέον, η εγκατάσταση θερμικής αγώγιμης φλάντζας σιλικόνης είναι πολύ βολική. Μπορεί να προσαρμοστεί ανάλογα με το μέγεθος και το σχήμα της μπαταρίας και του κουτιού και να κοπεί στο κατάλληλο μέγεθος και σχήμα μέσω κοπής με μήτρα και άλλες διαδικασίες. Κατά την εγκατάσταση, απλώς τοποθετήστε το στην αντίστοιχη θέση μεταξύ της μπαταρίας και του κουτιού και χρησιμοποιήστε το δικό του ιξώδες ή απλές μεθόδους στερέωσης (όπως πόρπες, ταινίες κ.λπ.) για να ολοκληρώσετε την εγκατάσταση. Δεν απαιτούνται πολύπλοκα εργαλεία και διαδικασίες εγκατάστασης, γεγονός που βελτιώνει σημαντικά την απόδοση παραγωγής και εγκατάστασης και μειώνει το κόστος.

Συνοπτικά, τα θερμικά αγώγιμα παρεμβύσματα σιλικόνης γεμίζουν το κενό μεταξύ της μπαταρίας και του κουτιού, αποκλείουν αέρα και δημιουργούν μια διαδρομή μεταφοράς χαμηλής θερμικής αντίστασης για αποτελεσματική μεταφορά θερμότητας, μείωση της εσωτερικής θερμοκρασίας της μπαταρίας και εξισορρόπηση της θερμοκρασίας μεταξύ των στοιχείων της μπαταρίας. Ταυτόχρονα, μπορούν επίσης να παρέχουν προστασία από buffer και απορρόφηση κραδασμών, παρέχοντας μια ολοκληρωμένη και αξιόπιστη λύση για την απαγωγή θερμότητας των μονάδων μπαταριών αποθήκευσης ενέργειας και διαδραματίζουν απαραίτητο ρόλο στα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας.

Σε διαφορετικά σενάρια νέας ενέργειας, είναι σημαντικό να επιλέγεται εύλογα το θερμικά αγώγιμο παρέμβυσμα σιλικόνης και πολλοί παράγοντες πρέπει να λαμβάνονται πλήρως υπόψη.

Η θερμική αγωγιμότητα είναι ένας βασικός δείκτης για τη μέτρηση της θερμικής αγωγιμότητας των θερμικά αγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης. Η μονάδα του είναι W/(m・K). Όσο υψηλότερη είναι η τιμή, τόσο ισχυρότερη είναι η ικανότητα του υλικού να μεταφέρει τη θερμότητα υπό τις ίδιες συνθήκες. Σε συσκευές με υψηλές απαιτήσεις απαγωγής θερμότητας, όπως φωτοβολταϊκοί μετατροπείς, λόγω της υψηλής θερμότητας που παράγεται από εσωτερικές συσκευές ημιαγωγών ισχύος, θα πρέπει να επιλέγονται θερμικά αγώγιμα παρεμβύσματα σιλικόνης με υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα, όπως προϊόντα 5-10 W/(m・K), ώστε να διασφαλίζεται η γρήγορη και αποτελεσματική μεταφορά της θερμότητας για μείωση της θερμοκρασίας του εξοπλισμού. Σε ορισμένα σενάρια βοηθητικής απαγωγής θερμότητας ηλιακών συλλεκτών με σχετικά μικρή παραγωγή θερμότητας, παρεμβύσματα με θερμική αγωγιμότητα 3-5W/(m・K) μπορεί να είναι σε θέση να καλύψουν τις ανάγκες.

Δεν πρέπει επίσης να αγνοηθεί το πάχος της φλάντζας. Θα πρέπει να επιλεγεί ανάλογα με το μέγεθος του κενού μεταξύ του θερμαντικού στοιχείου και της ψύκτρας. Εάν το κενό είναι μικρό, η επιλογή μιας φλάντζας που είναι πολύ παχιά μπορεί να μην μπορεί να την γεμίσει αποτελεσματικά και θα αυξήσει τη θερμική αντίσταση. Αντίθετα, όταν το κενό είναι μεγάλο, ένα παρέμβυσμα που είναι πολύ λεπτό δεν μπορεί να παίξει πλήρως το ρόλο της πλήρωσης και της αγωγιμότητας της θερμότητας. Σε γενικές γραμμές, στα φωτοβολταϊκά και συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, το κοινό εύρος πάχους φλάντζας είναι μεταξύ 0,5-5 mm. Για παράδειγμα, σε μια συγκεκριμένη μονάδα μπαταρίας αποθήκευσης ενέργειας, το κενό μεταξύ της μπαταρίας και του κουτιού είναι 2 mm και επιλέγεται ένα θερμικά αγώγιμο παρέμβυσμα σιλικόνης με πάχος 2,5 mm. Μετά από μέτρια συμπίεση, μπορεί να εφαρμόσει σφιχτά το κενό και να επιτύχει καλή θερμική αγωγιμότητα.

Η μόνωση είναι ένας σημαντικός παράγοντας που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στα νέα ενεργειακά συστήματα. Δεδομένου ότι υπάρχει μεγάλος αριθμός ηλεκτρικών συσκευών και κυκλωμάτων στο σύστημα, μόλις συμβεί ένα ηλεκτρικό ατύχημα όπως διαρροή, οι συνέπειες θα είναι καταστροφικές. Επομένως, θα πρέπει να επιλεγεί ένα θερμικά αγώγιμο παρέμβυσμα σιλικόνης με υψηλή απόδοση μόνωσης και η αντίσταση μόνωσής του πρέπει συνήθως να φτάνει τα 10^12Ω・cm ή περισσότερο για να διασφαλιστεί ότι το ρεύμα μπορεί να απομονωθεί αποτελεσματικά σε περιβάλλον υψηλής τάσης και να διασφαλιστεί η ασφαλής λειτουργία του συστήματος.

Σε κάποιο νέο ενεργειακό εξοπλισμό που χρειάζεται συχνούς κραδασμούς ή ορισμένες μηχανικές καταπονήσεις, όπως η μονάδα μπαταρίας αποθήκευσης ενέργειας των ηλεκτρικών οχημάτων, η οποία θα υπόκειται σε χτυπήματα και κραδασμούς κατά την οδήγηση, η αντοχή και η ευελιξία των θερμοαγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης είναι ιδιαίτερα σημαντικές. Το παρέμβυσμα πρέπει να έχει επαρκή αντοχή για την αποφυγή ρωγμών ή ζημιάς υπό μακροχρόνιους κραδασμούς και καταπόνηση, διατηρώντας παράλληλα καλή ευελιξία ώστε να προσαρμόζεται σε διαφορετικά περιβάλλοντα εργασίας και σχήματα επιφανειών για να εξασφαλίσει σταθερή θερμική αγωγιμότητα.

Το κόστος είναι επίσης ένας από τους παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την επιλογή. Με την προϋπόθεση ότι πληροίτε τις απαιτήσεις απόδοσης, θα πρέπει να επιλέξετε μια οικονομικά αποδοτική θερμικά αγώγιμη φλάντζα σιλικόνης για να μειώσετε το συνολικό κόστος του συστήματος. Οι τιμές των θερμοαγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης διαφορετικών εμπορικών σημάτων και μοντέλων μπορεί να διαφέρουν. Είναι απαραίτητο να αξιολογήσετε συνολικά την απόδοση και την τιμή για να κάνετε μια λογική επιλογή.

Σε ένα έργο μεγάλης κλίμακας φωτοβολταϊκού σταθμού, η εγκατεστημένη ισχύς του σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας είναι 50MW και χρησιμοποιείται μεγάλος αριθμός φωτοβολταϊκών μετατροπέων. Στην αρχή του έργου, λόγω έλλειψης θερμοαγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης, όταν ο μετατροπέας λειτουργούσε σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας, η θερμοκρασία της εσωτερικής μονάδας ισχύος συχνά ξεπερνούσε τους 80°C, με αποτέλεσμα ο μετατροπέας να απενεργοποιείται συχνά λόγω προστασίας από υπερθέρμανση. Η απόδοση παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας επηρεάστηκε σοβαρά και η μέση ημερήσια απώλεια παραγωγής ενέργειας έφτασε περίπου τους 5.000 βαθμούς. Επιπλέον, η συχνή λειτουργία σε υψηλές θερμοκρασίες επιταχύνει τη γήρανση των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων του μετατροπέα, αυξάνει σημαντικά το ποσοστό αστοχίας του εξοπλισμού και αυξάνει σημαντικά το κόστος συντήρησης.

Για να λύσει αυτό το πρόβλημα, η ομάδα του έργου εγκατέστησε μια θερμικά αγώγιμη φλάντζα σιλικόνης με θερμική αγωγιμότητα 6W/(m・K) και πάχος 1mm μεταξύ της μονάδας ισχύος και της ψύκτρας του μετατροπέα. Μετά την εγκατάσταση, μέσω της πραγματικής παρακολούθησης λειτουργίας, η θερμοκρασία της μονάδας ισχύος του μετατροπέα έπεσε στους 60°C περίπου, το φαινόμενο διακοπής της προστασίας από υπερθέρμανση εξαφανίστηκε βασικά, η απόδοση παραγωγής ενέργειας βελτιώθηκε σημαντικά και η μέση ημερήσια παραγωγή ενέργειας αυξήθηκε κατά περίπου 3.000 βαθμούς. Ταυτόχρονα, λόγω της χαμηλότερης θερμοκρασίας, ο ρυθμός γήρανσης των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων επιβραδύνθηκε, το ποσοστό αστοχίας του εξοπλισμού μειώθηκε κατά 50% περίπου και το κόστος συντήρησης επίσης μειώθηκε σημαντικά, γεγονός που απέφερε σημαντικά οικονομικά οφέλη στον ηλεκτροπαραγωγικό σταθμό.

Σε ένα έργο κατανεμημένης αποθήκευσης ενέργειας, το οποίο παρέχει κυρίως υπηρεσίες αποθήκευσης ενέργειας για ένα επιχειρηματικό πάρκο, το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας χρησιμοποιεί μονάδες μπαταριών ιόντων λιθίου. Στα αρχικά στάδια του έργου, λόγω της κακής απαγωγής θερμότητας της μονάδας μπαταρίας, η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των στοιχείων της μπαταρίας ήταν μεγάλη, φτάνοντας πάνω από 10°C, με αποτέλεσμα χαμηλή απόδοση φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας και σημαντικά μειωμένη διάρκεια ζωής. Μετά από ανάλυση, διαπιστώθηκε ότι το πρόβλημα προκλήθηκε από τη διάχυση θερμότητας μεταξύ της μπαταρίας και του κουτιού.

Η ομάδα του έργου χρησιμοποίησε θερμικά αγώγιμα παρεμβύσματα σιλικόνης για να λύσει αυτό το πρόβλημα. Επιλέχθηκε ένα θερμικά αγώγιμο παρέμβυσμα σιλικόνης με καλή ευελιξία και υψηλή θερμική αγωγιμότητα (8W/(m・K)) με πάχος 3 mm και γέμισε μεταξύ της μπαταρίας και του κουτιού. Μετά τον μετασχηματισμό, η θερμοκρασία στο εσωτερικό της μπαταρίας ελέγχεται αποτελεσματικά και η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των στοιχείων μειώθηκε σε λιγότερο από 3°C. Η απόδοση φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας αυξήθηκε κατά περίπου 15%, και η διάρκεια ζωής του κύκλου επεκτάθηκε κατά περίπου 25%, γεγονός που βελτίωσε σημαντικά την απόδοση και τη σταθερότητα του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας και παρείχε αξιόπιστη εγγύηση για την τροφοδοσία του εμπορικού πάρκου.

Με τη συνεχιζόμενη ταχεία ανάπτυξη της νέας βιομηχανίας ενέργειας, η κλίμακα και οι επιδόσεις των φωτοβολταϊκών και των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας συνέχισαν να βελτιώνονται, γεγονός που έχει επίσης θέσει υψηλότερες απαιτήσεις για την απόδοση και την εφαρμογή των θερμοαγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης.

Όσον αφορά την απόδοση, τα μελλοντικά θερμικά αγώγιμα παρεμβύσματα σιλικόνης πρέπει να έχουν υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα για να ανταποκριθούν στην αυξανόμενη ζήτηση για απαγωγή θερμότητας. Με τη συνεχή βελτίωση της ενσωμάτωσης τσιπ και τη συνεχή αύξηση της πυκνότητας ισχύος, τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα παράγουν ολοένα και περισσότερη θερμότητα και τα θερμικά αγώγιμα παρεμβύσματα σιλικόνης με παραδοσιακή θερμική αγωγιμότητα ενδέχεται να μην πληρούν τις απαιτήσεις αποτελεσματικής απαγωγής θερμότητας. Ως εκ τούτου, η έρευνα και ανάπτυξη υλικών και τεχνολογιών με υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα θα αποτελέσει σημαντική κατεύθυνση ανάπτυξης στο μέλλον. Επί του παρόντος, ορισμένα ερευνητικά ιδρύματα και εταιρείες εξερευνούν νέους τύπους θερμικά αγώγιμων πληρωτικών και σύνθετων υλικών, όπως νανοσωλήνες άνθρακα, γραφένιο κ.λπ., και καουτσούκ σιλικόνης, που αναμένεται να βελτιώσει σημαντικά τη θερμική αγωγιμότητα των θερμικά αγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης.

Θα υπάρχουν επίσης αυστηρότερες απαιτήσεις για τη σταθερότητα και την αξιοπιστία των θερμικά αγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης. Τα νέα ενεργειακά συστήματα πρέπει συνήθως να λειτουργούν σταθερά για μεγάλο χρονικό διάστημα κάτω από διάφορες περίπλοκες περιβαλλοντικές συνθήκες, όπως υψηλή θερμοκρασία, υψηλή υγρασία, ισχυρές υπεριώδεις ακτίνες κ.λπ. Αυτό απαιτεί συνεχή βελτίωση και καινοτομία στη σύνθεση του υλικού, τη διαδικασία παραγωγής και τον ποιοτικό έλεγχο για τη βελτίωση της σταθερότητας και της αξιοπιστίας του προϊόντος.

Όσον αφορά την εφαρμογή, με τη συνεχή καινοτομία της νέας ενεργειακής τεχνολογίας και τη συνεχή επέκταση των σεναρίων εφαρμογής, το πεδίο εφαρμογής των θερμοαγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης θα διευρυνθεί περαιτέρω. Εκτός από τα παραδοσιακά πεδία όπως οι φωτοβολταϊκοί μετατροπείς, τα ηλιακά πάνελ και οι μονάδες μπαταριών αποθήκευσης ενέργειας, τα θερμικά αγώγιμα παρεμβύσματα σιλικόνης θα διαδραματίσουν επίσης σημαντικό ρόλο σε ορισμένα αναδυόμενα πεδία εφαρμογών, όπως συστήματα θερμικής διαχείρισης οχημάτων νέας ενέργειας, μικροδίκτυα κατανεμημένης ενέργειας και ηλεκτρονικός εξοπλισμός ισχύος έξυπνων δικτύων.

Στον τομέα των οχημάτων νέας ενέργειας, με τη διάδοση των ηλεκτρικών οχημάτων και την ανάπτυξη της τεχνολογίας μπαταριών, οι απαιτήσεις για συστήματα θερμικής διαχείρισης μπαταριών γίνονται όλο και υψηλότερες. Τα θερμικά αγώγιμα παρεμβύσματα σιλικόνης μπορούν να χρησιμοποιηθούν όχι μόνο για την απαγωγή θερμότητας των μονάδων μπαταρίας, αλλά και για την απαγωγή θερμότητας εξαρτημάτων όπως κινητήρες και ηλεκτρονικά συστήματα ελέγχου για τη βελτίωση της απόδοσης και της ασφάλειας ολόκληρου του οχήματος. Στα μικροδίκτυα κατανεμημένης ενέργειας, διάφορες μικρές κατανεμημένες πηγές ενέργειας (όπως μικροί φωτοβολταϊκοί σταθμοί, συσκευές παραγωγής αιολικής ενέργειας, κ.λπ.) και εξοπλισμός αποθήκευσης ενέργειας απαιτούν αποτελεσματικές λύσεις απαγωγής θερμότητας και τα θερμικά αγώγιμα παρεμβύσματα σιλικόνης μπορούν να παρέχουν αξιόπιστη προστασία από τη διάχυση θερμότητας για αυτές τις συσκευές.

Στο μέλλον, ο σχεδιασμός και η κατασκευή θερμοαγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης θα δώσει μεγαλύτερη προσοχή στην εξατομίκευση και την προσαρμογή. Τα διαφορετικά σενάρια και ο εξοπλισμός νέων ενεργειακών εφαρμογών έχουν διαφορετικές απαιτήσεις για την απόδοση, το μέγεθος, το σχήμα κ.λπ. των θερμοαγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης, επομένως είναι απαραίτητο να παρέχονται εξατομικευμένες λύσεις με βάση τις συγκεκριμένες ανάγκες εφαρμογής. Μέσω προηγμένου σχεδιασμού υλικών, ανάλυσης προσομοίωσης και διαδικασιών κατασκευής, μπορεί να επιτευχθεί προσαρμοσμένη παραγωγή θερμοαγώγιμων παρεμβυσμάτων σιλικόνης για την κάλυψη των ειδικών αναγκών διαφορετικών πελατών.

Η ανάπτυξη της νέας βιομηχανίας ενέργειας έχει φέρει ευρείες προοπτικές αγοράς και ευκαιρίες ανάπτυξης για θερμικά αγώγιμα παρεμβύσματα σιλικόνης, αλλά και υψηλότερες προκλήσεις για την απόδοση και την εφαρμογή τους. Μόνο με συνεχή καινοτομία και πρόοδο μπορούμε να ανταποκριθούμε στις αυξανόμενες ανάγκες της νέας βιομηχανίας ενέργειας και να προωθήσουμε τη βιώσιμη και υγιή ανάπτυξη της νέας ενεργειακής βιομηχανίας.

Για περισσότερες πληροφορίες, επικοινωνήστε με:https://www.cmaisz.com/