Фон

Модульдің термиялық таралуы келесі кезеңдерді бастан кешіреді: ұяшықты термиялық теріс пайдаланудан кейін жылудың жиналуы, ұяшықтың термиялық қашуы, содан кейін модульдің термиялық қашуы. Бір ұяшықтан термиялық қашу әсер етпейді; дегенмен, жылу басқа жасушаларға таралса, таралу домино эффектісін тудырады, бұл бүкіл модульдің термиялық қашуына әкеліп, массивтік энергияны шығарады. 1-суреткөрсетуs термиялық қашу сынағының нәтижесі. Модуль тосқауылсыз таралу себебінен өртеніп жатыр.

Жасушаның ішкі жылу өткізгіштігі әртүрлі бағыттар бойынша әртүрлі болады. Жылу өткізгіштік коэффициенті бағытта жоғары боладыпараллельұяшықтың орам өзегімен; ал орамның өзегіне тік бағыттың өткізгіштігі төмен. Сондықтан ұяшықтар арасындағы жылу таралу ұяшықтарға қойындылар арқылы қарағанда жылдамырақ. Сондықтан таралуды бір өлшемді таралу ретінде қарастыруға болады. Батарея модульдері жоғарырақ энергия тығыздығына арналғандықтан, ұяшықтар арасындағы кеңістік азаяды, бұл термиялық таралуды нашарлатады. Сондықтан модульдегі жылудың таралуын басу немесе блоктау ретінде қарастырыладыәсеріқауіптерді азайтудың тиімді жолы. 

Модульдегі термиялық қашуды басу жолы

Біз термиялық қашқындарды белсенді немесе пассивті түрде тежей аламыз.

Белсенді басу

Белсенді термиялық таралуды басу негізінен жылуды басқару жүйесіне негізделген, мысалы:

1) Салқындату құбырларын модульдің астыңғы немесе ішкі жағына орнатып, салқындатқыш сұйықтықпен толтырыңыз. Салқындатқыш сұйықтықтың ағуы таралуды тиімді түрде азайтуы мүмкін.

2) Модульдің жоғарғы жағына өрт сөндіру құбырларын орнатыңыз. Термиялық ағын болған кезде, батареядан шығарылатын жоғары температура газы таралуды басу үшін сөндіргіштерді шашырату үшін құбырларды іске қосады.

Дегенмен, жылуды басқару қосымша құрамдастарды талап етеді, бұл жоғары бағаға және төмен энергия тығыздығына әкеледі. Басқару жүйесінің күшіне енбеу мүмкіндігі де бар.

Пассивті басу

Пассивті басу термиялық қашық жасушалар мен қалыпты жасушалар арасындағы адиабаталық материал арқылы таралуды блоктау арқылы жұмыс істейді.

Әдетте материал келесідей болуы керек:

1. Төмен жылу өткізгіштік. Бұл жылудың таралу жылдамдығын төмендету үшін қажет.
2. Жоғары температураға төзімділік. Материал жоғары температурада шешілмеуі және термиялық төзімділік қабілетін жоғалтпауы керек.
3. Төмен тығыздық. Бұл көлем-энергия жылдамдығы мен масса-энергия жылдамдығының әсерін азайту.

Идеал материал бұл уақытта жылудың таралуын тежей алады, сонымен қатар жылуды сіңіреді.

Материалды талдау

• аэрогель

Аэрогель «ең жеңіл жылу оқшаулағыш материал» деп аталады. Ол жылуды оқшаулауда және жеңіл салмақта жақсы орындалады. Ол термиялық таралудан қорғау үшін батарея модулінде кеңінен қолданылады. Аэрогельдің кремний диоксиді аэрогель, аэрогель, шыны талшықты аэрогель және алдын ала тотыққан талшық сияқты көптеген түрлері бар. Әртүрлі материалдардан жасалған аэрогельді жылу оқшаулағыш қабаты термиялық қашуға әртүрлі әсер етеді. Себебі жылу өткізгіштік коэффициентінің әртүрлілігі оның микроқұрылымымен жоғары деңгейде байланысты. 2-суретте күйгенге дейінгі және кейінгі әртүрлі материалдың SEM көрінісі көрсетілген.

Зерттеулер көрсеткендей, талшықты жылу оқшаулау бағасы төмен болғанымен, жылу таралуын блоктау өнімділігі аэрогель материалынан нашар. Аэрогель материалдарының әртүрлі түрлерінің ішінде алдын ала тотыққан талшықты аэрогель ең жақсы нәтиже береді, өйткені ол күйгеннен кейін құрылымды сақтайды. Керамикалық талшықты аэрогель жылу оқшаулауда да жақсы жұмыс істейді.

• Фазаны өзгерту материалы

Фазаны өзгерту материалы сонымен қатар жылуды сақтауға байланысты термиялық қашудың таралуын басу үшін кеңінен қолданылады. Балауыз - бұл тұрақты фазалық өзгеру температурасы бар қарапайым PCM. Жылу кезіндежүгіріп кету, жылу жаппай бөлінеді. Сондықтан PCM жоғары болуы керекөнімділікжылуды сіңіру. Дегенмен, балауыздың жылу өткізгіштігі төмен, бұл жылуды сіңіруге әсер етеді. Оның өнімділігін арттыру үшін зерттеушілер балауызды басқа материалдармен біріктіруге тырысады, мысалы, металл бөлшектерін қосу, PCM жүктеу үшін металл көбікті пайдалану, қосуграфит, көміртекті нано түтік немесе кеңейтілген графит және т.б. Кеңейтілген графит сонымен қатар термиялық қашу нәтижесінде пайда болатын жалынды тежей алады.

Гидрофильді полимер сонымен қатар термиялық ұшу-қону жолағын тежеуге арналған PCM түрі болып табылады. Жалпы гидрофильді полимер материалдары: коллоидты кремний диоксиді, қаныққан кальций хлоридінің ерітіндісі,Тетраэтилфосфат, тетрафенилсутек фосфаты, снатрий полиакрилаты, т.б.

•  Гибридті материал

Егер біз аэрогельге ғана сүйенсек, термиялық қашуды тоқтату мүмкін емес. Сәтті болу үшіноқшаулаужылу, біз аэрогельді PCM-мен біріктіруіміз керек.

Гибридті материалдан басқа, біз әртүрлі бағытта жылу өткізгіштік коэффициенттері әртүрлі көп қабатты материалды да жасай аламыз. Модульден жылуды өткізу үшін жоғары жылу өткізгіш материалды пайдалана аламыз және жылу таралуын шектеу үшін ұяшықтар арасына жылу оқшаулағыш материал қоя аламыз.

Қорытынды

Жылулық ағынның таралуын бақылау күрделі мәселе болып табылады. Кейбір өндірушілер жылудың таралуын басу үшін кейбір шешімдер қабылдады, бірақ олар құнын төмендету және энергия тығыздығына әсер ету үшін әлі де жаңа нәрсені іздеуде. Біз әлі де соңғы зерттеулерге назар аударамыз. жоқ«супер материал» бұл термиялық қашуды толығымен бөгей алады. Ең жақсы шешімдерді алу үшін көптеген эксперименттер қажет.