电力分布图形
高压直流电电缆可以有效地长距离传输电力,在我们的电力供应中发挥着至关重要的作用。来自瑞典Chalmers科技大学的科学家们已经开发出一种新的绝缘材料,其导电性降低了三倍,极大地改善了这种电缆的性能和性能。

如果我们要过渡到一个由可再生能源驱动的世界,高效的长距离电力运输是至关重要的,因为可再生能源的供应——如风力和太阳能发电厂,以及水力发电大坝——往往位于远离城市的地方,而城市才是需求最大的地方。高压直流电(HVDC)电缆是长距离传输电力的最有效的手段。带有保温层的高压直流电缆可以埋在地下或铺设在海床上,这可以大大扩展网络,目前许多项目正在进行中,连接世界各地。例如,在欧洲,NordLink项目将连接挪威南部和德国,高压直流电缆项目是该项目的重要组成部分energiewende这是德国转向更环保可持续能源供应的总体计划。

“对于我们来说,为了应对全球快速增长的电力需求,高效和安全的高压直流电缆是必不可少的组成部分。可再生能源的供应可能会波动,因此能够通过长途网络传输电力是确保稳定和可靠分配的必要条件,”该研究的领导者、查尔默斯理工大学化学和化学工程系教授克里斯蒂安·Müller说。

在运输过程中,应该尽可能少的能量损失。降低传输损耗的一种方法是提高直流电压水平。然而,传输电压的增加会对高压直流电缆的绝缘产生不利影响。如果绝缘材料的导电性得到充分降低,就可以处理由此产生的较高的电场应力。查尔默斯大学的研究人员开发了一种新的方法来做到这一点。

这种新材料的基础是聚乙烯,它已经被用于现有高压直流电缆的绝缘。通过加入非常少量的-百万分之五的共轭聚合物保利(3-hexylthiophene)在美国,研究人员能够将电导率降低三倍。这种添加剂,也被称为P3HT,是一种被广泛研究的材料,考虑到所需的微量,为制造商开辟了新的可能性。

其他可能被用来降低电导率的物质是各种金属氧化物和其他聚烯烃的纳米颗粒,但这些物质需要的数量要高得多。

“在材料科学方面,我们努力使用尽可能少的添加剂,以提高它们在工业上的使用潜力和更好的回收潜力。事实上,只需要非常少量的添加剂就可以达到这种效果,这是一个很大的优势,”Müller说。

共轭聚合物,如P3HT,过去已经被用于设计柔性和印刷电子产品。然而,这是他们第一次被用作添加剂来修改商品塑料的性能。因此,研究人员相信,他们的发现可能会带来许多新的应用和研究方向。

Müller表示:“我们希望这项研究能够真正开辟一个新的研究领域,激励其他研究人员考虑设计和优化具有先进电气性能的塑料,以用于能源运输和存储应用。”