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前瞻技術脈動:電池與充電(201804)

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科技產業資訊室 - 技術發展藍圖研析團隊 發表於 2018年9月13日

圖、前瞻技術脈動:電池與充電(201804)
 

熱溫差僅為5ºC的大功率熱電發電機

早稻田大學,大阪大學和靜岡大學的研究人員利用新型的矽奈米線,作為熱電發電機,實驗證明每平方公分有12微瓦的高功率密度,足以驅動傳感器或實現間歇性無線通信,而且只需要很小的溫差。新開發的熱電發電機將矽奈米線縮短到2.5奈米,改善了熱電性能,透過矽基底的研磨,並從750奈米縮減薄到50奈米,使熱阻有效的被抑制,達到功率密度成長10倍。此研究已發表於2018年在美國夏威夷舉行的VLSI技術和電路專題研討會上。
參考資料:High-power thermoelectric generator utilizes thermal difference of only 5ºC. Science Daily,2018/7/6
 
 

從廢熱中產生電能

在Physical Review Applied期刊上報導,美國能源部桑迪亞國家實驗室的研究人員利用鋁、矽和二氧化矽材料製成紅外線整流天線。在鋁(頂部)和矽(底部)之間是非常薄的二氧化矽層,厚度約為20個矽原子厚,鋁天線上蝕刻著圖案,並將紅外輻射引導到薄層之中,在鋁和矽之間來回推動電子,產生淨直流電流。在840 K的加熱燈下,產生8 nW/cm2的功率,相比於典型的太陽能計算器使用需要大約5 μW,因此他們需要一張比標準紙張稍大的紅外整流天線為計算機供電。
參考資料:Generating electrical power from waste heat. Science Daily,2018/7/9
 
 

石墨烯的導電性能,推動了太陽能技術的發展

在Nano Futures期刊上發報導,堪薩斯大學的研究人員將石墨烯層與二維材料二硒化鉬(MoSe2)和二硫化鎢(WS2)結合在一起。利用超短脈衝雷射(0.1皮秒)來釋放MoSe2中的電子,穿過WS2層走廊進入石墨烯層,發現電子平均在約0.5皮秒的走廊(WS2層)中移動,然後它們保持移動約400皮秒,比單層石墨烯提高了400倍,使石墨烯有機會可開發出高效超薄和柔性的太陽能電池。
參考資料:Conductive property of graphene, advancing promise of solar technology. Science Daily,2018/7/10
 
 

氟化電解質可使電動汽車電池長距離駕駛

在Nature Nanotechnology期刊上報導,馬里蘭大學(UMD)、美國陸軍研究實驗室(ARL)和阿貢國家實驗室(ANL)的研究人員開發出一種氟基電解質,可以多次充電和放電後,還可以持續提供可靠和高質量能量流的能力,即使在一千次充電循環後,仍然維持了93%的電池容量,所以氟是延長電池壽命的關鍵因素,並使可燃電解質完全無法著火,也使電池不透水,增加了電池使用的安全性。
參考資料:Electric car batteries souped-up with fluorinated electrolytes for longer-range driving. Science Daily,2018/7/16
 
 

液態金屬 - 高壓液流電池

史丹福大學研究者在Joule發表了一篇有關提升可充電電池效率的新材料研發成果,新的材料主要是在室溫下混合鉀和氧化鋁製成的陶瓷膜形成液態金屬,並保持負極和正極材料分離,同時允許電流流動。此種液態金屬可承受的電壓較原先的增加了一倍以上,目前的開發原型可在數千小時保持穩定運作,此種新型電池技術可滿足成本、效率、尺寸、壽命、安全性等多種目標。
參考資料:Liquid-metal, high-voltage flow battery. Techxplore,2018/7/19
 
 

光伏建築:自給自足的城市

義大利國家委員會在一份文章中介紹了建築與光伏發電一體化(BIPV)。其具有零耗能的巨大潛力。他們目前是將建築物從能源無效的化石能源消費者轉變為節能用戶,更重要的是成為可再生能源發電機。近年來,由於太陽能技術及外型有大規模的改進,以此增加了可再生能源的可行性。作者建議可以選擇能解決問題的技術、急迫性的政策及教育規劃,來實現全球建築內太陽能系統的廣泛應用。
參考資料:Building-Integrated Photovoltaics: Sustainable Cities. Advanced Science News,2018/7/21
 
 

新的二維材料可以徹底改變太陽能燃料的生產

在Nature Nanotechnolog期刊上報導,巴西坎皮納斯大學(UNICAMP)的研究人員,利用液相剝離合成赤鐵烯(hematene)二維材料,且僅有三個原子厚度,具有增強的光催化性質,因為光子在表面的幾個原子內產生負電荷和正電荷,透過與二氧化鈦奈米管陣列配對,可以吸收更多可見光,作為一種有效的光催化劑,特別是用於將水分解為氫和氧。
參考資料:New two-dimensional material could revolutionize solar fuel generation. Science Daily,2018/7/26
 
 

開發易於製造的有機光伏緩衝層陶瓷薄膜之技術

在Scientific Reports期刊上報導,大阪大學和金澤大學的聯合研究小組開發了一種塗覆鋅相關氧化物(ZnOx,ZnOHx)的技術,只需在環境溫度和壓力下使用金屬有機分解(MOD)方法在溶液工藝中沉積薄膜,無需加熱處理,作為有機光伏(OPV)電池的緩衝層。並且該薄膜與透過燒結的常規方法生產的ZnO薄膜具有相同的功率轉換效率(PCE)。超薄膜的厚度可以控制在5-100奈米的範圍內,在使用約20nm的超薄薄膜時,可以達到最高的能源轉換效率。(1567字;圖1)
參考資料:Technique to easily fabricate ceramic films used as OPV inter-layers developed. Science Daily,2018/7/26
 

 
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