自定内容

Welcome to the Rufan Zhang Group!

自定内容

欢迎访问张如范教授课题组!  


自定内容
全站搜索
站内搜索:
导航菜单
文章正文
本课题组在《Advanced Materials》发表碳纳米管机械储能研究综述论文
欢迎访问清华大学张如范教授课题组! Welcome to Rufan Zhang Group!    2019-03-24 14:00:28    文字:【】【】【

近日,清华大学化工系魏飞教授与张如范助理教授团队在德国Wiley化学会旗下的《先进材料》(Advanced Materials)期刊上发表综述论文《碳纳米管用于高能量密度和功率密度机械储能(Storage of Mechanical Energy Based on Carbon Nanotubes with HighEnergy Density and Power Density),并被选为当期封面文章。

AM.jpg

图1. 《先进材料》的当期封面文章

能源存储和利用途径的不断改进是人类文明进步的重要标志之一。当前,储能领域正在成为颠覆性技术创新最活跃的领域之一,其中能量密度和功率密度是两个非常重要的衡量指标,其提升无疑将推动电动汽车,移动电子设备,大规模电网储能等一大批产业的进步和变革。在众多的能量存储和利用方式中,机械能存储拥有非常悠久的历史,如弓箭,发条驱动的钟摆等。无论是弓箭还是发条钟摆等,材料都是决定机械能存储性能的最为关键的因素之一。

碳纳米管是一种由碳原子组成的典型一维纳米材料。其杨氏模量超越1Tpa,拉伸强度超越100GPa(比强度高达62.5GPa/(g/cm3)),超过T1000碳纤维强度10倍以上,是人类目前发现的几种最强的材料之一,故而在机械能存储方面展现出来了很大的潜力。例如,其拉伸能量密度高达1125Wh/kg,由其做成的飞轮电池同时具有高达8571Wh/kg的能量密度(超出目前商用锂离子电池的数十倍,可与化石燃料相媲美)和高达2MW/kg-2GW/kg的功率密度。此外,飞轮电池兼顾了化学电池、 燃料电池和超导电池等储能装置的诸多优点。飞轮储能电池系统将能量储存在高速旋转的飞轮转子中,具有效率高,无环境污染,使用寿命长(>20年),运行温度范围广,充放电次数无限制,不受重复深度放电影响,系统维护周期长,成本低等优点,已经在电能质量控制和不间断电源、电力系统调频、航天卫星中的姿态控制和储能、轨道交通中的制动能量回收等领域获得了广泛的应用。

该论文首先介绍了用于机械能存储的典型体系和材料,系统回顾了碳纳米管及其聚集体的力学性能的理论和实验研究进展,然后论述了碳纳米管用于机械储能的优越性,实现途径以及宏量生产研究现状,最后给出了碳纳米管用于机械储能的未来趋势以及前景展望。

论文通讯作者为清华化工系魏飞教授和张如范助理教授。第一作者为化工系2016级博士生白云祥,2015级博士毕业生申博渊和2016级博士后张申力。该研究工作得到了国家自然科学基金,国家重点研发计划和北京市科委基金的支持。

浏览 (284) | 评论 (0) | 评分(0) | 支持(0) | 反对(0) | 发布人:管理员
将本文加入收藏夹
全屏背景
自定内容

Copyright © 2019-2020  张如范教授课题组  All Rights Reserved 


联系我们

办公电话:86-10-62789648

办公地址:北京清华大学工物馆304A 绿色反应工程与工艺北京市重点实验室

电子邮件:zhangrufan@tsinghua.edu.cn

自定内容