隨著太陽(yáng)能電池板的普及和電壓的升高，需要具有內(nèi)置的功能來(lái)?yè)錅缬呻娀」收弦鸬幕馂?zāi)，電弧放電是高功率的放電，由于電線損壞會(huì)引起爆炸或閃光事件。

桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究員肯尼·阿米霍(Kenny Armijo)與實(shí)驗(yàn)室中的其他研究人員以及當(dāng)?shù)毓綠uardian Sensors Inc.一起工作了10年，以了解和表征這些危險(xiǎn)電弧故障。他們的工作促成了電串聯(lián)連接器的開(kāi)發(fā)，該連接器可以在點(diǎn)燃電火花之前自動(dòng)預(yù)測(cè)并防止光伏電弧故障。

Armijo說(shuō)：“隨著太陽(yáng)能電池板效率的提高，它們能夠產(chǎn)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(yáng)能電池板的電流和電壓水平，它變得更加危險(xiǎn)，因?yàn)殡S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(jī)制可以解決這個(gè)問(wèn)題。”

由Guardian Sensors開(kāi)發(fā)的在線連接器(長(zhǎng)約一英寸，直徑為一角錢(qián))包含金屬?gòu)椈?，該彈簧覆蓋有在過(guò)去五年中在Sandia開(kāi)發(fā)和測(cè)試的特殊類(lèi)型的自熄性聚合物材料。像當(dāng)前的連接器一樣，自熄滅機(jī)制將連接一系列太陽(yáng)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(dāng)?shù)挠绊?，這可能會(huì)導(dǎo)致可靠性問(wèn)題，尤其是在電線上出現(xiàn)細(xì)小的裂縫或折斷的情況下。當(dāng)前，當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，當(dāng)高電流和高電壓流經(jīng)損壞的連接器時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生火花和毀滅性的火災(zāi)。不幸的是，連接器本身沒(méi)有完全可靠的方法來(lái)防止危險(xiǎn)。Armijo說(shuō)，這就是新設(shè)備將填補(bǔ)這一空白的地方。

如果有火花，則串聯(lián)連接器內(nèi)的Sandia National Laboratories開(kāi)發(fā)的一種特殊聚合物會(huì)融化，彈簧會(huì)在連接器內(nèi)部延伸，以促進(jìn)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(gòu)建為可在高于華氏185度的溫度下激活。發(fā)生這種情況時(shí)，特殊的自熄材料會(huì)融化，填充電線中的裂縫或斷裂，并使彈簧伸長(zhǎng)，從而增加電線導(dǎo)體之間的火花隙，因此它們不再產(chǎn)生導(dǎo)致發(fā)熱和著火的能量。反應(yīng)速度和材料的耐火性能的結(jié)合將在火災(zāi)開(kāi)始前(不到兩秒鐘)阻止火災(zāi)。

連接器中使用的自熄材料是基于實(shí)驗(yàn)室研究和開(kāi)發(fā)計(jì)劃的基于Sandia的研究開(kāi)發(fā)的。Guardian Sensors當(dāng)前的工作由新墨西哥州小企業(yè)援助計(jì)劃提供資金，該計(jì)劃從桑迪亞和洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室向?qū)で蠼鉀Q科學(xué)問(wèn)題的公司提供技術(shù)援助。

通過(guò)NMSBA計(jì)劃，桑迪亞能夠?yàn)镚uardian Sensors提供訪問(wèn)位于實(shí)驗(yàn)室的專利特殊電弧故障發(fā)生器的權(quán)限。它是由研究人員開(kāi)發(fā)的，旨在確定危險(xiǎn)的電弧故障的程度，并且可以測(cè)試不同材料在高壓連接器和電線中的可靠性。在這個(gè)項(xiàng)目中，Armijo能夠使用電弧故障發(fā)生器測(cè)試用于Guardian Sensors的連接器原型，并獲得了成功。

Armijo擁有來(lái)自多個(gè)測(cè)試的幾張照片，視頻和數(shù)據(jù)。他說(shuō)，一個(gè)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(jī)制)開(kāi)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(shuō)：“您會(huì)看到這種快速關(guān)閉，并且它是獨(dú)立完成的。” “對(duì)我來(lái)說(shuō)，這說(shuō)明了一切，因?yàn)樗鼘?shí)際上是一種“一勞永逸”的系統(tǒng)。我認(rèn)為這才是使整個(gè)系統(tǒng)真正有用和有影響力的真正原因。”

由于獲得了技術(shù)援助和成功的支持，Guardian Sensors從能源部獲得了美國(guó)制造太陽(yáng)能獎(jiǎng)22.5萬(wàn)美元和優(yōu)惠券，并為三所新墨西哥大學(xué)提供了研究機(jī)會(huì)。該公司還能夠聘請(qǐng)新工程師并進(jìn)行擴(kuò)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(shuō)家獎(jiǎng)，該獎(jiǎng)項(xiàng)向NMSBA參與者頒發(fā)，該獎(jiǎng)項(xiàng)展示了通過(guò)可持續(xù)發(fā)展和勞動(dòng)力發(fā)展來(lái)改善新墨西哥州經(jīng)濟(jì)的最重要業(yè)務(wù)增長(zhǎng)。

“我強(qiáng)烈推薦NMSBA計(jì)劃，因?yàn)樵诩夹g(shù)支持下，我們能夠測(cè)試和驗(yàn)證電路斷路器，” Guardian Sensors的計(jì)劃經(jīng)理Kenny Blemel說(shuō)。“沒(méi)有桑迪亞研究人員和專用設(shè)備的幫助，我們不可能做到這一點(diǎn)。我們希望將其推向市場(chǎng)，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(lái)能夠?qū)⒀芯繑U(kuò)展到其他類(lèi)型的電源和存儲(chǔ)設(shè)備，例如電池。

Armijo說(shuō)：“我們正在考慮將這項(xiàng)研究擴(kuò)展到不僅僅是連接器。” “我認(rèn)為下一步是看我們是否可以將類(lèi)似的東西擴(kuò)展到能量存儲(chǔ)中，例如電池或任何可以充電的東西。歸根結(jié)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(chǔ)，我和Guardian Sensors一起正在圍繞先進(jìn)的能量存儲(chǔ)技術(shù)開(kāi)發(fā)想法和研究，以減輕電弧故障。”

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