Новый плащ для электромобилей продлевает срок службы батареи за счет контроля температуры

Jun 12, 2023

ШАНХАЙ —Ультрасовременный «тепловой плащ» был разработан для продления срока службы аккумуляторов электромобилей без потребления дополнительной энергии.

Ученые утверждают, что термоплащ Janus, работающий в любое время года, может резко снизить температуру электромобиля в жаркий день и повысить ее на 44° за ночь. Состоящий преимущественно из кремнезема и алюминия, этот инновационный плащ выполняет свою функцию регулирования температуры автономно, не требуя ни внешней энергии, ни адаптации к погодным условиям.

Исследовательская группа описывает плащ как «одежду для транспортных средств». Они предполагают, что это может увеличить срок службы аккумуляторов электромобилей за счет смягчения вредных колебаний температуры.

Прототип гасит естественные колебания температуры, изолируя транспортное средство или любой другой объект от его непосредственного окружения. Плащ состоит из двух основных компонентов: внешнего слоя, который эффективно отражает солнечный свет, и внутреннего слоя, который удерживает и сохраняет тепло.

Тепло, собранное внешним слоем плаща, также выводится таким образом, что позволяет ему рассеиваться во внешнюю среду.

Названный в честь двуликого римского божества Януса, его двунаправленный дизайн является важной особенностью. Его внешняя оболочка состоит из тонких волокон кремнезема, покрытых гексагональными чешуйками нитрида бора — керамического вещества, похожего на графит, которое увеличивает отражательную способность солнечного света. Эти волокна переплетаются в ткань и прикрепляются к внутреннему слою алюминиевого сплава.

Исследователи из Шанхайского университета Цзяо Тонг проверили эффективность плаща на электромобилях в типичных условиях окружающей среды в Шанхае, на центральном побережье Китая.

Без плаща внутренняя температура автомобиля достигла пика около 123°F в полдень, тогда как температура внутри автомобиля, оснащенного плащом, достигла только 73°F. И наоборот, в полночь температура внутри замаскированной машины оставалась значительно выше, чем внешняя температура, и никогда не опускалась ниже нуля.

«Теплоплащ подобен одежде для транспортных средств, зданий, космических кораблей или даже внеземных сред обитания: он сохраняет прохладу летом и тепло зимой», — объясняет доктор Кехан Цуй, ученый-материаловед из Шанхайского университета Цзяо Тонг и старший автор исследования, в пресс-релиз. Он признал сложность разработки системы, которая могла бы автоматически включаться и выключаться без внешней энергии.

Чтобы бороться с этой проблемой зимой, команда доктора Куи применила эффект, называемый «рециркуляцией фотонов». По сути, любая энергия, захваченная под плащом, будет колебаться между транспортным средством и плащом, а не рассеиваться в окружающую среду.

«Это первый случай, когда нам удалось добиться повышения температуры окружающей среды почти на 7°C в зимние ночи», — говорит доктор Куи. «Это также удивляет нас: здесь нет ни энергии, ни солнечного света, и мы все еще можем согреться.

Команда целенаправленно разработала плащ с учетом будущей масштабируемости. Хотя более тонкие волокна кремнезема могли бы улучшить отражательную способность солнечного света, они также были бы более хрупкими и несовместимыми с существующими методами промышленного производства в больших объемах. Выбранные материалы, в том числе алюминий, диоксид кремния и нитрид бора, являются экономически эффективными, что делает плащ легким, прочным и огнестойким. Владельцы электромобилей, безусловно, будут надеяться, что новаторская модель появится на прилавках магазинов в ближайшем будущем.

Исследование опубликовано в журнале Device.

В подготовке этого репортажа участвовал писатель Юго-Западной службы новостей Джеймс Гэмбл.

об авторе

Посмотреть архив статей StudyFinds