Coigilteas Fuinnimh Suntasacha! Forbraíonn an Ghearmáin Réiteach Nua Bunaithe ar Léasair Chun Cadhnra a Tháirgeadh

Le déanaí, d'fhorbair grúpa taighdeoirí ó Institiúid Fraunhofer um Theicneolaíocht Léasair (Frauhofer ILT) in Aachen, an Ghearmáin, dhá theicneolaíocht déantúsaíochta léasair-bhunaithe a cheadaíonn ní hamháin coigilteas fuinnimh suntasach i dtáirgeadh, ach freisin a chuireann ar chumas dlús cumhachta níos airde a mhonarú, cadhnraí saol níos faide.
Sa lá atá inniu ann, tá cadhnraí ardfheidhmíochta ina réamhriachtanas ríthábhachtach do leictriú na hearnála iompair. D'fhorbair na taighdeoirí sa fhoireann thuasluaite teicneolaíocht léasair nuálaíoch chun cadhnraí litiam-ian a tháirgeadh - ar féidir iad a mhuirearú níos tapúla agus a bhfuil saol seirbhíse níos faide acu ná cadhnraí litiam-ian a tháirgtear go traidisiúnta. Ina theannta sin, d'úsáid siad léasair chun na cadhnraí a thriomú, rud a fhágann gur bealach níos éifeachtaí é chun leictreoidí uisce-bhunaithe a chóta.
Is é ceann de na príomhchéimeanna i dtáirgeadh cadhnraí litiam-ian ná déantúsaíocht leictreoidí bunaithe ar graifít. Maidir leis na leictreoidí seo, úsáidtear próiseas rolla-go-rolla chun an scragall copair a chóta le greamaigh graifíte, a thriomaítear ansin i bhfoirnéis leanúnach ag 160-180 céim Celsius. Tógann foirnéisí leanúnacha gás-tiomáinte (a iompraíonn scragall copair ar chrios iompair) go leor spáis chomh maith le go leor fuinnimh a ídiú: de ghnáth bíonn siad 60-100 méadar ar fad agus de ghnáth is féidir leo 100 méadar de scragall copair a thriomú in aghaidh an. nóiméad agus iad ag feidhmiú ar scála tionsclaíoch.
Triomú cille éifeachtach le léasair
D'fhorbair taighdeoirí Fraunhofer ILT córas a úsáideann léasair dé-óid chun an próiseas triomú a luathú. Tá tonnfhad 1 miocrón ag an bhíoma léasair agus tá sé méadaithe ag optaic speisialta a ligeann do limistéar níos mó a bheith ionradaithe ag na leictreoidí.
Dhear comhpháirtí tionscail Fraunhofer, Laserline, na snáthoptaice go sonrach don chóras triomúcháin. Míníonn Samuel Fink, ceann an ghrúpa próiseála scannán tanaí ag Institiúid Fraunhofer um Theicneolaíocht Thionsclaíoch, an prionsabal atá taobh thiar den phróiseas: "I gcodarsnacht leis an bpróiseas triomú aer-te, cuireann ár léasair dé-óid léas ard-déine ar scragall copair. brataithe le greamaigh graifíte. Súnn an graifít dhubh an fuinneamh. Fágann an t-idirghníomhú mar thoradh ar na cáithníní graifíte a théamh, agus ansin evaporates an leacht."
Tá roinnt buntáistí ag baint le teicneolaíocht Fraunhofer ILT: tá an léasair dé-óid an-éifeachtach ó thaobh fuinnimh i gcomparáid le foirnéisí leanúnacha a ídíonn cumhacht, agus is beag an teas a scaoileann an córas isteach sa chomhshaol. Ina theannta sin, glacann córais triomúcháin léasair níos lú spáis ná foirnéisí traidisiúnta. De réir Samuel Fink, "Déanfaidh triomú le léasair dé-óid na ceanglais fuinnimh a laghdú suas le 50 faoin gcéad agus laghdóidh sé 60 faoin gcéad ar a laghad an spás atá ag teastáil le haghaidh córais triomú ar scála tionsclaíoch."
Feabhsaíonn struchtúr feabhsaithe leictreoid 3D feidhmíocht
Chomh maith leis na buntáistí seo, bhí foireann Fraunhofer ILT in ann an léasair a úsáid chun dlús cumhachta agus saolré cadhnraí litiam-ian a mhéadú. Tugann léasair pulse ultrashort ard-chumhachta (USP) le fuinneamh pulse 1 millijoule isteach struchtúr poll ar a dtugtar cainéal sa leictreoid ceallraí. Feidhmíonn na bealaí seo mar "mhórbhealaí" do na hiain - giorraíonn siad go suntasach an t-achar a chaithfidh na hiain a thaisteal, ag giorrú an phróisis luchtaithe. Ag an am céanna, cuireann sé seo cosc ​​​​ar lochtanna a bheith le feiceáil, rud a mhéadaíonn líon na dtimthriallta muirir agus ar deireadh thiar saol na ceallraí a leathnú.
Tá an próiseas léasair-bhunaithe chun struchtúir poll a dhéanamh agus a thionchar dearfach ar chadhnraí soiléir go teoiriciúil, agus d'éirigh le taighdeoirí Fraunhofer ILT an coincheap a aistriú go praiticiúil: ón tsaotharlann go próiseas inscálaithe atá réidh le tionscal a úsáideann bíoga ultrashort de radaíocht léasair. sa raon femtosecond chun struchtúir leictreoid a mhodhnú, agus a choigeartú.
Míníonn Matthias Trenn, ceann fhoireann struchtúr dromchla Fraunhofer ILT, "Is leor na hamanna idirghníomhaíochta gearr de na bíoga léasair chun an t-ábhar a ablate, ach freisin chun na poill a chosc ó leá, rud a chiallaíonn nach gcaillfidh na cealla cumhacht."
Ceann de na dúshláin a bhí roimh an bhfoireann tráth ná conas réimsí níos mó a láimhseáil chun an táirgeadh toirte a theastaíonn le haghaidh táirgeadh tionsclaíoch a bhaint amach. Réitigh foireann Fraunhofer an fhadhb seo trí úsáid a bhaint as socrú il-bhíoma agus rialú próiseas comhthreomhar: úsáideann a réiteach ceithre scanóir, gach ceann acu le sé léas, chun na scragaill a phróiseáil go comhthreomhar. Clúdaíonn siad leithead 250 mm agus próiseálann siad na sraitheanna graifíte go leanúnach. Tuairiscítear gur fhorbair agus gur chuir Fraunhofer ILT an córas optúil il-léas seo i bhfeidhm i ndlúthchomhar lena seachchuideachta Pulsar Photonics GmbH.
Léirigh an taighde a rinne an fhoireann thuasluaite gur féidir teicneolaíocht léasair a úsáid mar phróiseas táirgthe digiteach chun cáilíocht na gcealla a fheabhsú agus inbhuanaitheacht an phróisis déantúsaíochta a mhéadú go suntasach. Mar chéad chéim eile, tá súil acu an teicneolaíocht a chur i bhfeidhm ó shíntí fréamhshamhlacha go línte táirgeachta tionsclaíocha.