Тонкое и гибкое стекло для дисплеев — уже широко коммерциализированная технология. Но даже более тонкое стекло, составляющее примерно одну десятую толщины стекла дисплея, можно настроить для хранения энергии при высоких температурах и для приложений с высокой мощностью, таких как силовая электроника электромобилей, генераторы ветряных турбин, привязанные к электросети фотоэлектрические устройства, аэрокосмическая промышленность и геотермальные исследования. и бурение.В недавней статье в новом журнале Energy Technology постдокторский исследователь и ведущий автор Мохан Манохаран и его коллеги сообщают об экспериментах с различными безщелочными составами и толщиной стекла, сравнивая их плотность энергии и удельную мощность с коммерческими полимерными конденсаторами, которые в настоящее время используются в электромобилях. преобразовать энергию от аккумулятора в электродвигатель.
Поскольку полимерные конденсаторы предназначены для работы при более низких температурах, они требуют отдельной системы охлаждения и большего запаса прочности, что увеличивает их объем. В своем исследовании Манохаран определил стекло толщиной 10 микрон от Nippon Electric Glass (NEG) как имеющее идеальное сочетание высокой плотности энергии и удельной мощности, с высокой эффективностью заряда-разряда при температурах до 180 ° C, а в более поздних экспериментах , даже выше.Партнерство с NEG позволяет использовать инвестиции ведущих производителей стекла в разработку процессов создания непрерывных листов стекла меньшей толщины и меньшего количества дефектов. Работая со стратегическими науками о полимерах на базе Государственного колледжа, исследователи развивают возможность производства недорогих рулонных стеклянных конденсаторов с высокой плотностью энергии (35 Дж / куб.см) и высокой надежностью.
В рамках работы, финансируемой Министерством энергетики, Манохаран и команда Penn State во главе с Майклом Ланаганом, профессором инженерных наук и механики, сотрудничают со Strategic Polymer Sciences, чтобы покрыть стекло высокотемпературными полимерами, которые увеличивают плотность энергии в 2,25 раза по сравнению с необработанное стекло, а также значительно увеличивают возможности самовосстановления. Самовосстановление или постепенный отказ являются важным фактором в приложениях, где надежность является критическим фактором.
«Эти гибкие стеклянные конденсаторы уменьшат вес и стоимость при замене полипропиленовых конденсаторов», — сказал Манохаран. «Их можно использовать в любых конденсаторах с высокой плотностью энергии — не только в электромобилях, но и в дефибрилляторах сердца или системах вооружений, таких как электрический рельсотрон, разрабатываемый военно-морским флотом».Соавторами статьи «Гибкое стекло для высокотемпературных конденсаторов хранения энергии» являются Чен Цзоу, Наньян Чжан, Дуглас Кушнер и Шихай Чжан, все из Strategic Polymer Sciences, Такаши Мурата из Nippon Electric Glass и Мохан Манохаран, Юджин Фурман и Майкл Ланаган из Института исследования материалов Пенсильванского университета.