隨著太陽能電池板的普及和電壓的升高，需要具有內置的功能來撲滅由電弧故障引起的火災，電弧放電是高功率的放電，由于電線損壞會引起爆炸或閃光事件。

桑迪亞國家實驗室的研究員肯尼·阿米霍(Kenny Armijo)與實驗室中的其他研究人員以及當地公司Guardian Sensors Inc.一起工作了10年，以了解和表征這些危險電弧故障。他們的工作促成了電串聯(lián)連接器的開發(fā)，該連接器可以在點燃電火花之前自動預測并防止光伏電弧故障。

Armijo說：“隨著太陽能電池板效率的提高，它們能夠產生更多的功率。” “更大的功率意味著它們將具有更高的電流和更高的電壓水平。隨著您增加下一代太陽能電池板的電流和電壓水平，它變得更加危險，因為隨著電壓的升高，您將獲得更高的功率和電壓。這種電弧自熄機制可以解決這個問題。”

由Guardian Sensors開發(fā)的在線連接器(長約一英寸，直徑為一角錢)包含金屬彈簧，該彈簧覆蓋有在過去五年中在Sandia開發(fā)和測試的特殊類型的自熄性聚合物材料。像當前的連接器一樣，自熄滅機制將連接一系列太陽能電池板，例如一串圣誕燈，它們可以在野外或在屋頂上一起工作。

所有連接器都容易受到腐蝕，損壞或安裝不當的影響，這可能會導致可靠性問題，尤其是在電線上出現細小的裂縫或折斷的情況下。當前，當這種情況發(fā)生時，當高電流和高電壓流經損壞的連接器時，可能會產生火花和毀滅性的火災。不幸的是，連接器本身沒有完全可靠的方法來防止危險。Armijo說，這就是新設備將填補這一空白的地方。

如果有火花，則串聯(lián)連接器內的Sandia National Laboratories開發(fā)的一種特殊聚合物會融化，彈簧會在連接器內部延伸，以促進更大的火花間隙并阻止火焰，如這張照片所示。信用：肯尼·阿米霍(Kenny Armijo)

新的串聯(lián)連接器已構建為可在高于華氏185度的溫度下激活。發(fā)生這種情況時，特殊的自熄材料會融化，填充電線中的裂縫或斷裂，并使彈簧伸長，從而增加電線導體之間的火花隙，因此它們不再產生導致發(fā)熱和著火的能量。反應速度和材料的耐火性能的結合將在火災開始前(不到兩秒鐘)阻止火災。

連接器中使用的自熄材料是基于實驗室研究和開發(fā)計劃的基于Sandia的研究開發(fā)的。Guardian Sensors當前的工作由新墨西哥州小企業(yè)援助計劃提供資金，該計劃從桑迪亞和洛斯阿拉莫斯國家實驗室向尋求解決科學問題的公司提供技術援助。

通過NMSBA計劃，桑迪亞能夠為Guardian Sensors提供訪問位于實驗室的專利特殊電弧故障發(fā)生器的權限。它是由研究人員開發(fā)的，旨在確定危險的電弧故障的程度，并且可以測試不同材料在高壓連接器和電線中的可靠性。在這個項目中，Armijo能夠使用電弧故障發(fā)生器測試用于Guardian Sensors的連接器原型，并獲得了成功。

Armijo擁有來自多個測試的幾張照片，視頻和數據。他說，一個重要的例子顯示了一條線圖，隨著電壓尖峰的增加而增加，“然后bam(自熄滅機制)開始工作，”他指出該圖上所有線的垂直垂直方向突然下降到零的位置。

Armijo說：“您會看到這種快速關閉，并且它是獨立完成的。” “對我來說，這說明了一切，因為它實際上是一種“一勞永逸”的系統(tǒng)。我認為這才是使整個系統(tǒng)真正有用和有影響力的真正原因。”

由于獲得了技術援助和成功的支持，Guardian Sensors從能源部獲得了美國制造太陽能獎22.5萬美元和優(yōu)惠券，并為三所新墨西哥大學提供了研究機會。該公司還能夠聘請新工程師并進行擴展。

此外，該公司還獲得了NMSBA參與者頒發(fā)的杰出小企業(yè)杰出演說家獎，該獎項向NMSBA參與者頒發(fā)，該獎項展示了通過可持續(xù)發(fā)展和勞動力發(fā)展來改善新墨西哥州經濟的最重要業(yè)務增長。

“我強烈推薦NMSBA計劃，因為在技術支持下，我們能夠測試和驗證電路斷路器，” Guardian Sensors的計劃經理Kenny Blemel說。“沒有桑迪亞研究人員和專用設備的幫助，我們不可能做到這一點。我們希望將其推向市場，以使提供替代能源的公司受益，并確保公眾安全。”

Armijo表示，他希望將來能夠將研究擴展到其他類型的電源和存儲設備，例如電池。

Armijo說：“我們正在考慮將這項研究擴展到不僅僅是連接器。” “我認為下一步是看我們是否可以將類似的東西擴展到能量存儲中，例如電池或任何可以充電的東西。歸根結底，使可再生能源發(fā)揮作用??并被更多采用的方法是擁有存儲，我和Guardian Sensors一起正在圍繞先進的能量存儲技術開發(fā)想法和研究，以減輕電弧故障。”

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