أخبار التكنولوجيا

تعمل المواد المتقدمة على زيادة الكفاءة وحماية حلول محولات الطاقة



وفي السعي لتحقيق مستقبل مستدام، يركز المجتمع الدولي تدريجياً على مصادر الطاقة البديلة لتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري التقليدي والتخفيف من العواقب البيئية لاستخدام الطاقة. يقود هذا التغيير البحث عن طرق بديلة لتحويل الطاقة وتخزينها، والتي تعتبر حاسمة في تغيير الطريقة التي ننتج بها الطاقة ونخزنها ونستخدمها. وفي هذا السياق، تعد حلول الحماية والإدارة الحرارية ضرورية لتلبية المتطلبات المتزايدة لأنظمة تحويل الطاقة وتخزينها.

ستناقش هذه المقالة عروض منتجات هنكل وكيف يمكن للمواد المبتكرة أن تعزز الأداء والمتانة والفعالية من حيث التكلفة لحلول الطاقة البديلة عالية الكثافة.

صعود الطاقة المتجددة

الاستخدام العالمي لمصادر الطاقة المتجددة يتزايد باطراد. وتشمل هذه المصادر، على سبيل المثال لا الحصر، الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

الطاقة الشمسية هي خيار صاعد، حيث أنها تستخدم الخلايا الكهروضوئية لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء مباشرة. إن التقدم المستمر في تكنولوجيا الطاقة الشمسية، بما في ذلك تطوير الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة والخلايا الكهروضوئية العضوية، يحسن الكفاءة ويزيد من الجدوى الاقتصادية للكهرباء الشمسية.

بالإضافة إلى ذلك، أصبح استخدام طاقة حركة الرياح عبر توربينات الرياح طريقة مقبولة على نطاق واسع لتوليد الطاقة. تتمحور الأبحاث الحالية حول تعزيز تصميم التوربينات، ودراسة مزارع الرياح البحرية، وتحسين طرق تخزين الطاقة لمعالجة الطبيعة المتفرقة لطاقة الرياح.

على الرغم من التقدم الكبير في تقنيات تحويل وتخزين الطاقة البديلة، لا تزال هناك عقبات يجب التغلب عليها. يتمثل أحد التحديات في تحقيق كفاءة عالية في عملية تحويل الطاقة، حيث يؤدي ذلك إلى تقليل التكاليف وفقدان الطاقة. هناك عامل حاسم آخر وهو حماية الدوائر الإلكترونية المعقولة من الملوثات مع توفير الإدارة الحرارية المناسبة.

وتشمل هذه الأجهزة الإلكترونية بطاريات تعتبر محورية لتخزين الطاقة المولدة من مصادر الطاقة البديلة المتقطعة، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. في الوقت الحاضر، تحتل بطاريات الليثيوم أيون مكانة بارزة في الصناعة. ومع ذلك، يتم إجراء أبحاث مستمرة لإنشاء بطاريات متقدمة للمستقبل تتمتع بكثافة طاقة أكبر وعمر أطول وبصمة بيئية أقل.

وفقًا لجوستين كولبي، مدير استراتيجية السوق للطاقة والأتمتة الصناعية في هنكل، فإن الأهداف الرئيسية عبر التطبيقات المختلفة تشمل حماية الإلكترونيات من الملوثات الخارجية وتنظيم درجات الحرارة التشغيلية العالية لتحسين الوظائف. يوفر تحويل الطاقة وتخزينها في أنظمة الطاقة البديلة مشكلات متميزة بسبب تكويناتها عالية الطاقة والحاجة إلى الموثوقية حتى في الظروف الخارجية.

مواد هنكل لتطبيقات تحويل الطاقة

تقدم هنكل مجموعة واسعة من المواد لتحويل الطاقة التي تعزز كفاءة نقل الطاقة، وتوفر الحماية للإلكترونيات في الظروف الخارجية وتقلل الضغط على المكونات عن طريق الحفاظ على معامل منخفض. تعمل هذه المواد أيضًا على تحسين الاعتمادية وإطالة عمر الأجهزة.

على سبيل المثال، كانت العاكسات، التي تحول التيار المباشر إلى تيار متناوب، من بين أول من استخدم أجهزة أشباه الموصلات من نيتريد الغاليوم ذات الطاقة العالية والكثافة وواسعة النطاق. لقد تم تعزيز الكفاءة بشكل كبير، وفي بعض الأنظمة واسعة النطاق وأنظمة البناء والصناعات، يمكن أن تصل المحولات المركزية إلى قدرة طاقة تصل إلى 1500 فولت (DC).

يسمح هذا التقدم بتحقيق وفورات الحجم من خلال زيادة القدرة على التعامل مع كميات أكبر من التيار الوارد. ومع ذلك، فإنه يطرح أيضًا مشكلات فيما يتعلق بالإدارة الحرارية بسبب الحجم الصغير والجهد العالي ودرجات حرارة العمل المرتفعة. علاوة على ذلك، فإن كثافة الطاقة في أنظمة تخزين بطاريات الليثيوم أيون المعاصرة، والتي تخزن طاقة التيار المتردد المحولة حتى يتم استخدامها، قد تطورت بشكل كبير عن تصميماتها الأولية. بالإضافة إلى ذلك، فإن العمر الممتد لهذه الأنظمة، والذي يمكن أن يصل إلى 25 إلى 30 عامًا في مواقف معينة، يؤكد أيضًا على أهمية المرونة التشغيلية والحماية الإلكترونية.

تتضمن التطبيقات الرئيسية لتحويل الطاقة وتخزينها والتي يمكن لمنتجات هنكل أن تُحدث فرقًا ما يلي:

  • محولات الطاقة الشمسية
  • محسنات الطاقة الشمسية
  • شواحن البطاريات الصناعية
  • بطاريات ليثيوم أيون

تتمثل العوامل الحاسمة لتطبيقات تحويل وتخزين الطاقة البديلة في زيادة كثافة الطاقة ووظائفها وموثوقيتها مع تقليل النفقات. تقدم هنكل مجموعة من حلول المواد المتقدمة لتخزين الطاقة البديلة وتحويل الطاقة. وتشمل هذه الحلول:

  • الحلول الحرارية
  • حلول الطلاء المطابقة
  • حلول الحشيات
  • حلول بوتينغ

حلول الإدارة الحرارية

الحرارة المفرطة في أنظمة تحويل الطاقة البديلة يمكن أن تؤدي إلى تدهور أشباه الموصلات، وانخفاض عمر المكونات وربما الفشل الكارثي.

يجب أن تكون مواد الإدارة الحرارية لأنظمة الطاقة متنوعة مثل التصميمات وتفضيلات المعالجة وأهداف الأداء التي تستخدمها. تشتمل المجموعة الواسعة من مواد الواجهة الحرارية (TIMs) التي تنتجها هنكل على وسادات الفجوات، وحشو الفجوات السائلة (جزء واحد أو جزءين)، والأغشية العازلة، والمواد اللاصقة الموصلة، ومواد TIM ذات الخطوط الرفيعة لتغيير الطور، وخطوط الروابط العازلة. توفر هذه المنتجات مرونة رائعة في التطبيق وتتمتع بسجل حافل من النتائج الناجحة.

مواد الحماية الإلكترونية

تعد حماية أنظمة تحويل وتخزين الطاقة البديلة أمرًا ضروريًا ضد التغيرات الكبيرة في درجات الحرارة ومستويات الرطوبة. تتطلب مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور وتجميعات الأجهزة الكاملة الحماية ضد تسرب الجهد والرطوبة والملوثات الكيميائية والظروف البيئية القاسية. تقدم هنكل مجموعة من المواد الواقية، بما في ذلك الطلاءات المطابقة ومغلفات الأصيص، والتي تضمن المتانة والأداء الموثوق.

تشكل الطلاءات المطابقة طبقة رقيقة جدًا تغطي المكونات الإلكترونية، مما يوفر دفاعًا ضد الملوثات البيئية مثل الرطوبة والمواد الكيميائية والغبار. تعمل حلول الأصيص على تحسين الموثوقية من خلال توفير القدرة على التكيف والمرونة المعززة للحرارة في الظروف البيئية الصعبة. بالإضافة إلى ذلك، تحمي المواد الكيميائية المستخدمة في التأصيص المكونات الحساسة من التغيرات في درجات الحرارة وكذلك الصدمات والاهتزازات.

طوقا الضميمة والختم

من الضروري تعزيز الأنظمة الخارجية بحواجز للحماية من الهواء والغبار والماء والملوثات الأخرى. وفي غياب هذه الضمانة، تكون تكنولوجيات الطاقة البديلة عرضة للتعطيل التشغيلي أو الخلل الوظيفي. تضمن حلول الحشيات إحكام إغلاق المكونات وحمايتها بشكل فعال ضد الملوثات البيئية، مثل الرطوبة والغبار. توفر منتجات المواد المانعة للتسرب والحشيات من هنكل حماية فائقة عند الدخول مع السماح بالوصول السهل إلى الخدمة عند الحاجة.

يمثل الشكلان 1 و2 أمثلة لكيفية ومكان استخدام المواد والحلول المتقدمة من هنكل في عاكس الطاقة الشمسية وبطارية ليثيوم أيون، على التوالي.

حالة استخدام عاكس الطاقة الشمسية.
الشكل 1: حالة استخدام عاكس الطاقة الشمسية (المصدر: هنكل)
حالة استخدام بطارية ليثيوم أيون.
الشكل 2: حالة استخدام بطارية ليثيوم أيون (المصدر: هنكل)

وبحسب كولبي، يمكن أن يعزى التوسع وزيادة استخدام الطاقة البديلة إلى معادلة نسبة القيمة إلى التكلفة، بالإضافة إلى تحقيق الأهداف البيئية. ومما لا شك فيه أن الكثير من هذا التقدم قد تم تسهيله من خلال المواد التي تساعد في تشكيل التصاميم، وتعزيز الكفاءة والاعتمادية، وإطالة عمر التكنولوجيا.

تفضل بزيارة الكتاب الإلكتروني للحصول على المقالة كاملة

المنشور المواد المتقدمة تزيد من الكفاءة وتحمي حلول محولات الطاقة ظهرت لأول مرة على أخبار إلكترونيات الطاقة.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *