افزایش ۳۰ درصدی ظرفیت ابرخازن ها با یک نانوماده کربنی
ایزو وب: به گزارش ایزو وب، روشی ساده برای سنتز نوعی ماده کربنی متخلخل عرضه شده که استفاده از آنها در ابرخازن ها باعث افزایش ۳۰ درصدی ظرفیت می شود.
به گزارش ایزو وب به نقل از ایسنا، ابرخازن ها در قلب ادوات ذخیره سازی انرژی مدرن قرار دارند و به سرعت شارژ و دشارژ می شوند تا انرژی همه چیز از اتوبوس های برقی گرفته تا تجهیزات صنعتی را تأمین کنند. عملکرد ابرخازن ها به الکترودهای آنها بستگی دارد که از مواد کربنی پر شده است، موادی که با منافذ میکروسکوپی می توانند میزبان بارهای الکتریکی باشند و این بارها در آن جمع شوند. ایجاد این منافذ دقیقا در اندازه مناسب، کمتر از یک نانومتر، چالشی همیشگی در توسعه فناوری ادوات ذخیره سازی انرژی است.
دانشمندان در سال ۲۰۰۶ به کشف شگفت انگیزی دست یافتند؛ حفره های کوچک تر می توانند بار الکتریکی بیشتری نسبت به حفره های بزرگ تر ذخیره کنند. این یافته رویکرد مرسوم به حداکثر رساندن سطح از راه حفره های بزرگتر را تغییر داد. وقتی حفره ها خیلی کوچک می شوند، کمتر از نیم نانومتر، حرکت ذرات آبستن را مسدود می کنند. اندازه ایده آل نانوحفره ها چیزی بین نیم تا یک نانومتر است.
روش های تولید فعلی نمی توانند به صورت قابل اعتماد حفره های با چنین اندازه های خاصی ایجاد کنند. فعال سازی شیمیایی سبب ایجاد حفره هایی با اندازه های مختلف می شود. استفاده از قالب های سخت مانند سیلیس احتیاج به پردازش پیچیده و پرهزینه دارد. قالب های نرم ساخته شده از مولکول های آلی اغلب در طول تولید فرو می ریزند. در نتیجه، ابرخازن های تجاری از مواد کربنی با اندازه های منافذ ناسازگار استفاده می نمایند که ظرفیت ذخیره سازی انرژی و سرعت شارژ آنها را محدود می کند.
محققان دانشگاه فودان با استفاده از نقاط کربن بعنوان الگو، مواد کربنی با حفره های با اندازه دقیق ایجاد کردند. این یافته ها در Advanced Functional Materials انتشار یافته است.
این تیم با حرارت دادن اسید سیتریک و دی اتیلن تریامین تا ۱۷۰ درجه سانتیگراد، نقاط کربنی را سنتز کردند. مخلوط کردن این نقاط در محلول پلیمری یک ژل بوجود می آورد. ترکیب این ژل با هیدروکسید پتاسیم سبب شکستن پیوندهای شیمیایی خاص در نقاط کربنی می شود. حرارت دادن تا دمای ۸۰۰ درجه سانتی گراد، منجر به تولید مواد کربنی با حفره های یکنواخت بین ۰٫۶۴ تا ۰٫۸۰ نانومتر می شود که ایده آل برای ذخیره بار الکتریکی است.
این ماده ۵۱۵٫۵ فاراد شارژ در هر گرم را ذخیره می کند و در عین حال چگالی ۰٫۸۱ گرم بر سانتی متر مکعب را دارد که ۳۰ درصد ظرفیت ذخیره سازی بیشتر نسبت به مواد کربن فعال تجاری موجود در بازار است. این مزیت چگالی به این مفهوم است که وسایل نقلیه الکتریکی می توانند انرژی بیشتری را ذخیره کنند.
به نقل از ستاد نانو، این ماده چندین مشکل اساسی فعلی را حل می کند که پذیرش ابرخازن را محدود کرده است. با الکترولیت های مبتنی بر آب کار می کند که ۵۰ تا ۷۰ درصد کمتر از جایگزین های آلی قیمت دارند و خطرات ایمنی کمتری دارند. ۹۹٫۹ درصد از ظرفیت خویش را بعد از ۱۰۰۰۰ چرخه شارژ-دشارژ حفظ می کنند که بیشتر از دوام خیلی از دستگاههای تجاری است.
منبع: isoweb.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب