怎樣弄清環(huán)境因素對電池組件材料的影響？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-28 00:15
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近日，德國科研人員推出一套新方法，可以較準(zhǔn)確地預(yù)測太陽能電池組件使用年限。
德國弗勞恩霍夫協(xié)會下屬材料力學(xué)研究所發(fā)表公報稱，冰雪負(fù)荷、溫度變化和風(fēng)負(fù)荷都會對太陽能電池組件造成機械壓力，使材料緊縮和拉伸，久而久之會導(dǎo)致太陽能電池組件的材料疲勞。在太陽能電池組件材料中，塑料背板和由細(xì)銅絲制成的電池連接條尤為脆弱，就像不斷地來回彎折一根回形針，它在某一點就會斷裂。
為了弄清環(huán)境因素對電池組件材料的影響，研究人員現(xiàn)場測量了電池組件受機械荷載的影響。他們給一套完整的太陽能電池組件安裝上傳感器，可以根據(jù)電阻變化來測量電池組件材料的收縮和膨脹程度，由此計算出電池組件材料承受的機械壓力。
研究人員通過數(shù)據(jù)評估發(fā)現(xiàn)，即便是一陣微風(fēng)都足以使電池組件出現(xiàn)振蕩，而且周圍環(huán)境的溫度越高，這種振蕩就越明顯。此外，紫外線輻射對材料疲勞的影響也超出預(yù)想。紫外線會使合成材料更硬、更脆，久而久之也會提高振蕩頻率。
基于現(xiàn)場測量結(jié)果，研究人員建立了一套３Ｄ模擬系統(tǒng)。這套數(shù)字仿真和模擬系統(tǒng)可以推斷出環(huán)境因素對電池組件的長期影響，以及會產(chǎn)生何種機械壓力，進而預(yù)測電池組件的壽命。
研究人員說，這種實測和模擬相結(jié)合的方法，不僅能預(yù)測太陽能電池組件的使用壽命，還可用于改進太能電池組件的形狀、材料等。近年來人們對可再生能源和替代能源方面的需求不斷增加，我們也因此也有了一些了解。比如當(dāng)你聽到“綠色能源”這個詞時，你的腦海就會聯(lián)想到太陽能和風(fēng)能。那么，你是否聽說過生物燃料電池(MFC)呢？
生物燃料電池中存在著一些微生物，它們能分解泔水、人肥等等有機物，從中獲得電能，同時，還能產(chǎn)生干凈的水。因此，在作為新能源潛力股的同時，MFC還能為農(nóng)村地區(qū)提供潔凈的水資源。哈哈，誰說污泥廢水注定不能再有用處？
一個生物燃料電池一般由四部分組成：
*陽極——細(xì)菌和有機物混合在這里的無氧環(huán)境中。
*陰極——包含鹽溶液的混合物，可導(dǎo)電。
*質(zhì)子交換膜——隔開陰陽極，并只允許質(zhì)子通過。
*回路——使電子能夠進入負(fù)極，形成閉合回路。
陽極室中的細(xì)菌分解污水中的有機物，產(chǎn)生二氧化碳、質(zhì)子（≈氫離子）和電子。質(zhì)子和電子穿過燃料電池，與氧氣結(jié)合，變成水。
說出來你也許會吃驚，MFC技術(shù)已經(jīng)有超過100年的歷史了。早在1911年，英國杜倫大學(xué)的M.C.Potter教授就在實驗中成功用大腸桿菌發(fā)電。但是那時關(guān)于細(xì)菌的生物研究還不明朗，因此沒有多少進步的空間。事實上直到上世紀(jì)80年代人們才在MFC技術(shù)上取得一些重要的進步。
到了21世紀(jì)，隨著人們對可靠可持續(xù)能源的瘋狂追求，MFC有了更多的技術(shù)突破，許多過去被人忽略的模糊的想法都一個個變成了現(xiàn)實。迄今，科學(xué)家們已經(jīng)試驗更換了許多種微生物和電極材料，以確定什么情況下電流輸出能達(dá)到最大值。
