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石墨烯气凝胶作为增强储能先进载体的热输运特性

时间: 2024-03-01 02:21:02 |   作者: 温室气体分析仪

使用石墨烯气凝胶作为载体,因为其共同的特点,为进步储能资料的单位体积内的包括的能量、导热性和安稳

产品特性

  使用石墨烯气凝胶作为载体,因为其共同的特点,为进步储能资料的单位体积内的包括的能量、导热性和安稳才能供给了立异途径。本文,北方工业大学宋杰人 等研讨人员在《Phys. Chem. Phys》期刊宣布名为“Thermal transport properties of graphene aerogel as an advanced carrier for enhanced energy storage”的论文,研讨选用分子动力学模仿办法研讨了依据石墨烯气凝胶的复合硫正极资料和相变资料的热输运功能。建立了石墨烯气凝胶模型,研讨了硫和十八烷含量对石墨烯气凝胶和石墨烯气凝胶基复合资料热输运功能的影响。建立了传热理论模型,剖析了填料和石墨烯气凝胶对复合资料热导率的奉献。依据成果得出,理论剖析模型与分子动力学成果符合较好,特别是在填料含量高的情况下。本研讨为了解石墨烯气凝胶基复合硫正极资料和相变资料的热输运功能供给了有价值的理论指导。

  图1 (a) 碳气凝胶模型的创立进程,它阅历了胀大、加热-冷却和平衡三个阶段。(b) 在 GA 中随机封装硫环(S8)和十八烷链(C18H38),构成硫和白腊负载 GA 的微结构模型。硫原子被染成黄色,而十八烷中的碳原子和氢原子分别被染成赤色和白色。GA 中的碳原子被染成青色。(c) 核算模型。

  图3、 (a) GA中嵌入的硫和十八烷不同质量分数的模型。硫的质量分数分别为20%、40%、60%和80%,十八烷的质量分数分别为10%、20%、30%和40%。不同硫和十八烷填料含量对GA的(b) TC、(c)密度、(d)粘附能和(e)原子应力散布因子的影响。

  图4、 (a) 硫含量为40%和80%,十八烷含量为20%和40%的GA中归一化原子暖流的散布。所示模型是经过沿x方向对每个相应的原始模型进行切片并挑选 1/5 截面来取得的。(b) 不同硫和十八烷填料含量对GA原子暖流散布因子的影响。

  图5. (a) 不同硫含量对S/GA的TC的影响。(b) 不同十八烷含量对O/GA的TC的影响。(c)GA中的孔隙模型与嵌入40%填料后复合资料中的孔隙模型的比较。(d) 不同填料含量下孔隙效应因子的改变。

  本研讨使用分子动力学办法建立了4种碳气凝胶微观模型,并表征了模型的微观结构特征,如碳原子类型、碳-碳键长度、碳环数和孔隙率。比较了这些模型的传热特性。此外,还研讨了硫和十八烷含量对石墨烯气凝胶和石墨烯气凝胶基复合资料热输运功能的影响。依据这些发现,建立了传热理论模型来剖析填料和石墨烯气凝胶对复合资料热导率的奉献。

  成果表明,因为声子的软化,石墨烯气凝胶具有较低的热导率。跟着嵌入硫的添加,石墨烯气凝胶的热导率先下降,然后略有上升,然后明显下降。关于硫/石墨烯气凝胶复合资料,热导率先下降后添加。另一方面,跟着十八烷含量的添加,石墨烯气凝胶的导热系数先下降,然后保持安稳,之后略有添加。相比之下,十八烷/石墨烯气凝胶复合资料的热导率先趋于安稳,然后明显上升。这种导热率的趋势可归因于石墨烯气凝胶上不同含量的硫和十八烷之间的可变相互作用。理论剖析模型与分子动力学成果十分符合,特别是在填料含量高的情况下。虽然在低填料含量下有几率存在误差,但该模型仍然是全体热传导行为的有用近似值,着重快速评价和规划优化的简单性、可解释性和有效性。本研讨为了解石墨烯气凝胶基复合正极和相变资料的热输运特性供给了有价值的理论指导。


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