Search the digital library catalog

Abstract: Elektroprevodne tekstilije imajo velik potencial pri razvoju nosljivih elektronskih naprav, vendar je njihova širša uveljavitev omejena zaradi pomanjkanja napajalnih virov, ki bi bili dovolj prožni, stabilni in dovolj zmogljivi. V zadnjem času je bil narejen velik napredek pri razvoju fleksibilnih tekstilnih superkondenzatorjev, ki so funkcionalizirani z nanodelci, zlasti Ti₃C₂Tₓ MXeni, ki imajo visoko električno prevodnost, specifično kapacitivnost in združljivost z različnimi tekstilnimi substrati. Kljub dobrim lastnostim njihova implementacija ostaja zahtevna zaradi neenakomernega nanosa delcev, njihovega medsebojnega zlaganja, omejene zmogljivosti ter nezadostne obstojnosti na tekstilnih substratih, kar predstavlja pomemben raziskovalni izziv pri razvoju naprednih napajalnih rešitev za t. i. pametne tekstilije. Doktorska disertacija se osredotoča na razvoj elektroprevodnih tekstilnih materialov, modificiranih z nanodelci Ti₃C₂Tₓ MXenov, ki so namenjeni uporabi v fleksibilnih elektrokemičnih hranilnikih energije. V primerjavi z referenčnimi študijami, kjer za sintezo, kot prekurzor, uporabljajo MAX fazo manjših dimenzij (40 µm), smo v naši raziskavi sintetizirali Ti₃C₂Tₓ MXen nanodelce iz MAX faze večjih dimenzij (100 µm) s spremenjenimi pogoji jedkanja. Pripravljeni 2D nanodelci so tvorili stabilne koloidne disperzije (ζ-potencial ≤ −40 mV), ki so bile primerne za nanos na celulozno tkanino. Z optimizacijo procesa smo pripravili delce večjih dimenzij (hidrodinamični premer do 2723 nm v primerjavi s 1422 nm pri referenci), povečali smo stabilnost disperzij (48-odstotno znižanje absorbance po 30 dneh v primerjavi z 68 % pri referenci) ter izboljšali izkoristek in električno prevodnost (12,3 kS/cm v primerjavi z 8,6 kS/cm pri referenčnem vzorcu). Z nanosom Ti₃C₂Tₓ MXen nanodelcev na bombažno tkanino po postopku omakanja smo proučevali vpliv velikosti delcev na njihovo porazdelitev po površini tkanine in električno prevodnost modificiranih tkanin. Z meritvami kontaktne profilometrije in električnega upora smo pokazali, da večji delci, pripravljeni pri optimiziranih pogojih jedkanja, omogočajo oblikovanje bolj homogenega in bolj prevodnega sloja. Proučili smo obstojnost nanosa po več ciklih pranja (do 20-krat) ter dokazali, da uporaba polimernih zaščitnih premazov (PUR, AR, TECT) izboljša obstojnost delcev, ne da bi pri tem močno poslabšala fleksibilnost in funkcionalnost tekstilij. Z vnosom HrGO in LAW med MXen plasti ali s termično obdelavo MXen tekstilnih elektrod smo zmanjšali zlaganje MXen delcev, kar je vodilo do povečanega razmaka med delci, večje specifične površine ter boljše elektrokemične dostopnosti aktivnih mest. Na podlagi elektrokemične karakterizacije smo z metodami CV, GCD in EIS pokazali, da MXen/tekstilne elektrode izkazujejo psevdokapacitivnost, pri čemer je bila njihova zmogljivost odvisna od uporabljenih postopkov obdelave. Z vključevanjem HrGO in LAW med MXen plasti smo povečali kapacitivno stabilnost pri večji hitrosti skeniranja, medtem ko smo s termično obdelavo MXen/tekstilnih elektrod v atmosferi amonijaka pri 700 °C dosegli več kot trikratno povečanje specifične kapacitivnosti (1,373 F/cm² v primerjavi z 0,38 F/cm² pri osnovni elektrodi). Kot končni rezultat smo razvili simetričen superkondenzator (SCS6-700) z gostoto energije 14,45 μWh/cm² ter s tem dokazali, da imajo razvite MXen/tekstilne elektrode velik potencial kot elektrokemične komponente za napajanje nosljivih elektronskih naprav.
Keywords: sinteza Ti₃C₂Tₓ MXen nanodelcev, elektroprevodne tekstilije, superkondenzator, elektrokemična karakterizacija, shranjevanje energije
Published in DKUM: 16.01.2026; Views: 0; Downloads: 2
Full text (12,51 MB)

Abstract: Zaradi vse večjega prodora proizvodnje električne energije iz obnovljivih virov, bodo prihodnji elektroenergetski sistemi potrebovali več prožnosti, stabilnosti in zanesljivosti, da bodo lahko ohranjali ravnovesje med proizvodnjo in porabo. Hitro uvajanje spremenljive proizvodnje električne energije iz obnovljivih virov, ki je trenutno v teku, bo svoj polni potencial doseglo šele z uvajanjem shranjevanja električne energije. Lastnost, da lahko električno energijo shrani in jo pozneje dovede v omrežje, ko in kjer je potrebna, je ključnega pomena in lahko pripomore k razogljičenju ter k večji energetski učinkovitosti in zanesljivosti oskrbe z električno energijo. Vendar pa so uvajanje tehnologij shranjevanja električne energije, poleg dosedanjih visokih stroškov tehnologij shranjevanja in nepripravljenosti nekaterih tehnologij shranjevanja, ovirale tudi regulativne in tržne ovire. Med pomembnejše ovire se štejejo predvsem neobstoj oz. pomanjkljiva pravna opredelitev shranjevanja električne energije, dvojno obdavčevanje in zaračunavanje omrežnin, omejitve pri dostopu in sodelovanju na veleprodajnih energetskih trgih in nejasnost glede možnosti lastništva objektov za shranjevanje električne energije s strani omrežnih operaterjev. V magistrskem delu so na kratko predstavljene tehnologije shranjevanja in različne storitve, ki jih lahko nudijo elektroenergetskemu sistemu. Poudarek je na analizi ovir ter ključnih pravnih aktov Evropske unije, ki urejajo shranjevanje električne energije. Prihodnost shranjevanja električne energije bo v veliki meri odvisna od prilagajanja obstoječe zakonodaje in razvoja novih regulativnih okvirjev, ki bodo spodbujali vključitev tehnologij shranjevanja v elektroenergetski sistem.
Keywords: energetski prehod, razogljičenje, obnovljivi viri energije (OVE), elektroenergetski sistem (EES), shranjevanje energije, regulativne ovire, prožnost, aktivni odjemalci, lastniška ločitev
Published in DKUM: 20.12.2024; Views: 0; Downloads: 144
Full text (3,89 MB)

Abstract: V diplomskem delu je predstavljeno teoretično ozadje shranjevanja energije in materiali, ki jih lahko uporabimo za shranjevanje energije. Vkjučena je primerjava osnovnih mehanizmov shranjevanja energije, s podanimi prednostmi in slabostmi vsakega mehanizma. Namen diplomskega dela je bil raziskati in opraviti pregled obstoječih in potencialnih materialov, s pomočjo katerih je možno termokemijsko shranjevanje energije. Osrednji del diplomskega dela vključuje podroben pregled materialov za termokemijsko shranjevanje energije. Materiali so razdeljeni na različne načine shranjevanja energije, kot so: shranjevanje s kemijsko reakcijo plin-plin, tekočina-plin, trdno-plin in kemijsko sorpcijsko shranjevanje energije. V nadaljevanju so predstavljeni najnovejši koncepti termokemijskega shanjevanja energije. Ti koncepti so: Izboljšani CaO peleti s dodatkom TiO2, sistem za shranjevanje energije na osnovi reakcije MnCl2 in NH3, reakcija na osnovi redoks para BaO2 in BaO, ter možnost uporabe SrCl2 za termokemijsko shranjevanje energije. Glavne prednosti termokemijskega shranjevanje energije v primerjavi z drugimi mehanizmi so: višja energijska gostota, najvišja efektivnost, možnost shranjevanja na daljši rok, pri ambientnih temperaturah in ta oblika shranjevanja energije omogoča transport le-te na večje razdalje. Stroški, ki jih prinaša razvoj, so visoki, postopek razvijanja je zahteven. V diplomskem delu je prikazana primerjava različnih materialov za termokemijsko shranjevanje energije. Kot praktični primer je podana ocena okvirnih stroškov uporabe za potrebe gospodinjstev v manjšem mestu. Možnost širše uporabe termokemijskega shranjevanja energije se kaže kot način za preprečevanje poškodb elektronskih naprav, ki jih povzroča toplota.
Keywords: termokemijsko shranjevanje energije, shranjevanje toplote, kemijska reakcija, faze procesa, materiali s kemijsko reakcijo.
Published in DKUM: 08.09.2021; Views: 1121; Downloads: 112
Full text (1,45 MB)

Abstract: Superkondenzator je element za hranjenje energije v vozilih na električni pogon. Za uporabo v kombinaciji z elektromotornim servopogonom je potrebno napetostno območje delovanja superkondenzatorja prilagoditi območju napajalne napetosti pogona. Pretvornik je zasnovan tako, da nadzorovano pretvarja energijo med glavnimi električnimi komponentami. Pretvornik deluje kot Buck (navzdol), kadar pretvarja energijo, ki se ustvari pri zaviranju ali vožnji po klancu navzdol ter jo shranjuje v baterije ali superkondenzatorje. V obratni smeri oziroma v Boost (navzgor) načinu delovanja pretvarja energijo iz baterij ali superkondenzatorjev v pogonsko energijo za elektromotor.
Keywords: DC-DC pretvornik moči, superkondenzatorji, shranjevanje energije, hibridna električna vozila, nadzor pretoka energije, krmiljenje moči
Published in DKUM: 06.04.2011; Views: 3923; Downloads: 301
Full text (2,34 MB)