电力分布图形
高压直流电缆能够有效地远距离输送电力,在我们的电力供应中发挥着至关重要的作用。瑞典查尔默斯技术大学的科学家开发出一种新的绝缘材料,其导电率高达三倍,对这种电缆的性能和性能有显著的改善。

如果我们要过渡到一个以可再生能源为动力的世界,高效的远距离电力运输是必不可少的,因为电力供应——可再生能源,如风能和太阳能农场,以及水力发电大坝——往往远离城市,而城市是电力需求的主要来源。高压直流电(HVDC)电缆是远距离传输电力的最有效手段。具有绝缘层的高压直流电缆可以埋在地下或铺设在海床上,这样可以大大扩展网络,目前许多项目正在进行,以连接世界各地。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德国的总体计划是转向更具环境可持续性的能源供应。

“对于我们来说,为了应对快速增长的全球电力需求,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,能够通过远距离网络传输电力是确保稳定可靠配电的必要条件。”查尔默斯技术大学化学与化学工程系的研究和教授。

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聚(3-己基噻吩)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。

以前用于降低导电性的其他可能物质是各种金属氧化物和其他聚烯烃的纳米颗粒,但这些物质的用量要高得多。

穆勒说:“在材料科学领域,我们努力尽可能少地使用添加剂,以提高其在工业中的应用潜力和更好的回收利用潜力。事实上,只需要极少量的添加剂就可以达到这一效果,这是一大优势。”。

共轭聚合物,如P3HT,过去曾被用于设计柔性和印刷电子产品。然而,这是第一次将其作为添加剂使用和测试,以改变商品塑料的性能。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搜索。

穆勒说:“我们希望这项研究能够真正开辟一个新的研究领域,激励其他研究人员设计和优化具有先进电性能的塑料,用于能量传输和储存应用。”。