电动汽车的高效加热
为了分析汽车上这种薄膜的加热效果,研究人员将其连接到电源上,并用热相机进行监测。

图片来源:©Fraunhofer IPA
如果你不希望你的汽车被冻结,你不得不做出一些让步,因为加热将消耗一定量的电源供应。IAA上,Fraunhofer研究人员展示了一个演示模型——为电动汽车开发出的一种高效节能的加热系统:一种能够产生广泛、辐射热量的涂层薄膜。
电动汽车司机有不止一个理由喜欢夏天,因为冬天加热系统需要额外的能量需求,从而使得汽车的行程明显下降。下一代不需加热的电动汽车不同于传统的乘用车,它产生比发动机所需更多的热量来加热内部。额外的电加热器是必需的。这通过与给发动机供能相同的电池来提供。“在最不利的情况下,你只能驾驶平常一半的距离。”德国斯图加特Fraunhofer制造工程和自动化研究所IPA项目主管SerhatSahakalkan如是说。
IPA研究人员已经开发出了一种薄膜面板加热器,可为电动汽车迅速带来舒适的温暖,这比之前的电加热器更加高效,特别是对于短途旅行而言。这种加热概念基于一种涂有导电碳纳米管(CNTs)的薄膜。为此,研究人员将CNT喷成很薄的一层。“这种薄膜粘在门内饰上,非常短的时间内,在扶手的地方产生舒适的温度。”Sahakalkan这样解释。这种加热器的功能与焦耳定理相吻合:电流通过薄膜,遇到独立的纳米颗粒间的自然阻力。这种“碰撞”产生热量。
极其薄的薄膜节约能源和成本(Extremely thin film saves energy and costs)
电动汽车上传统的电阻式加热器也是采用这一原理制成的。通常,采用铜线作为导电材料,铜线嵌入在硅橡胶之中。然而,斯图加特研究人员的这种解决方案有以下几个优点:目前的铜线加热器通常比较“笨重”,需要一定的安装控件,而薄膜加热器中导电材料层的厚度只有几微米。它还可以柔性的应用于各种形状的表面,由于其质量轻,从而节省能源和成本。CNTs本身的热储存容量较低,从而产生的热量直接释放出来。不同于线体加热器,热量均匀分布在薄膜的整个表面,大大提高了效率。司机将暖气关掉以后,材料很快冷却下来。“这种快速的响应时间对于像城市旅行这样的短距离而言是非常理想的。”Sahakalkan解释说。用户可以精确的调整所需的加热输出。即使有一些隔离的缺陷也不影响使用功能。在线体的加热系统中,金属上即使是轻微的断裂也将使其失效。
为了均匀的将薄膜涂在拱形门饰上,研究人员将其分成很多小块,然后粘在门饰上。“轻微的折痕产生曲率,改变了电极的间距。即使热分布也不能保证。”科学家这样指出。长期来看,斯图加特的专家们打算进一步简化工艺,直接将CNT喷在相应的汽车元件上。“这将使生产工艺更加的经济——特别是与线体的解决方案相比较而言。”Sahakalkan如是说。九月法兰克福(Frankfurt)IAA上,科学家将首次展示这种薄膜加热器模型。
新材料在线编译整理——翻译:菠菜 校正:摩天轮
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