Moderne Energiespeicher wie Superkondensatoren und Batterien nach sich ziehen eine stark temperaturabhängige Leistung. Wenn ein Gerät zu sehr warm wird, wird es empfänglich für jedes „Thermal Runaway“. Thermisches Durchseihen – oder unkontrollierte Überhitzung – kann letztendlich zu Explosionen oder Bränden münden.
Z. Hd. den stabilen und sicheren Produktionsstätte von Geräten ist die Einleitung einer gut informierten Wärmemanagementstrategie erforderlich. Dazu ist es wichtig zu verstehen, wie sich bestimmte thermische Eigenschaften wie die Wärmekapazität (Cp) während des Ladens und Entladens energiegeladen ändern.
Kürzlich untersuchten Forscher des Gwangju Institute of Science and Technology die thermischen Eigenschaften von elektrischen Doppelschichtkondensatoren (EDLCs) – einer Wesen Superkondensator mit hoher Leistung und langer Nutzungsdauer – für jedes eine technische Grundlage in dieser thermischen Messung und enthüllten wichtige Informationen.
„Mit dieser 3?-Hitzdraht-Methode konnten wir die Umbruch dieser Wärmekapazität von EDLCs in Echtzeit in einem mikroskopisch kleinen Elektroden-Elektrolyt-Volumen messen, dasjenige ein aktives Zentrum für jedes die Anreicherung von Gasen und Dämpfen und Desorption von Ionen ist“, erklärt Prof Jae Hun Seol, dieser die Studie leitete. Die Studie wurde am 5. Februar 2022 online zur Verfügung gestellt und wird am 1. Rosenmonat 2022 in Kassette 188, Erteilung 122632 des International Journal of Heat and Mass Transfer veröffentlicht.
Dasjenige Forschungsteam führte Experimente sowohl in situ (unter statischen Bedingungen) qua beiläufig operando (während des Ladens) durch. Sie fanden hervor, dass sich die Temperaturen dieser positiven und negativen Elektroden während des Ladevorgangs um 0,92 % bzw. 0,42 % änderten, welches einer Verringerung ihres jeweiligen Cp um 9,14 % bzw. 3,91 % entsprach. „Nachher dieser thermodynamischen Theorie nimmt die ionische Konfigurationsentropie (ein Wasserpegel für jedes die Zufälligkeit) eines Systems während dieser Anreicherung von Gasen und Dämpfen, aus diesem Grund dieser Aufladung, ab. Dies wirkt sich beiläufig uff die freie Kraft des Systems aus. Zusammen führt dies zu einer Verminderung von Cp“, erklärt Prof Seol.
Dasjenige Team variierte beiläufig die Konzentration des Elektrolyten Kaliumhydroxid, um zu sehen, wie sich dies uff die EDLC-Leistung auswirkte. Sie fanden hervor, dass dieser EDLC unter einer Elektrolytkonzentration von 8 M die maximale Kondensator und Cp-Reduktion aufwies. Sie führten dies uff Schwankungen im Hydratationsgrad von Ionen und ihrer Ionenmobilität zurück.
„Ein wichtiger Kriterium dieser Studie ist, dass dasjenige Laden und Entlassen beiläufig den Cp von EDLCs verändert“, sagt Prof. Seol. „Solche Ergebnisse werden unser Verständnis dieser zugrunde liegenden thermischen Physik von EDLCs erweitern.“
Tatsächlich können sie Ergebnisse qua ein wichtiger Schritttempo in Richtung zukünftiger effektiver Wärmemanagementstrategien geachtet werden, die sicherere und zuverlässigere Energiespeichergeräte schaffen werden.
Forschungsbericht: Thermische Charakterisierung in situ und operando in wässrigen elektrischen Doppelschichtkondensatoren unter Verwendung des 3? Heißdraht-Methode
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Gwangju Institut für jedes Wissenschaft und Technologie
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