پژوهشگراني از تجهيزات «نانوتک» در آمريکا طبقه جديدي از افزاره ذخيره انرژي به نام «سلول واسطه- سطحي (SMC)» ساخته‌اند که چگالي توان بالاتري نسبت به باتري‌هاي يون ليتيومي و ابرخازن‌ها دارد. بنا به اظهارات اين گروه، فناوري مذکور مي‌تواند تأثير بسزايي روي صنعت ذخيره‌سازي انرژي داشته باشد.
به گزارش سرويس فناوري ايسنا، در سلول واسطه- سطحي ساخته شده توسط «بور جانگ» و همکارانش، کاتد و آند هر دو از گرافن متخلخل ساخته مي‌شوند. همچنين آند، شامل ذرات يا ورقه‌اي از فلز ليتيوم است که در طول چرخه اولين تخليه افزاره يونيزه مي‌شود. يون‌ها سپس به کاتد نانوساختار از طريق مايع الکتروليت، مهاجرت کرده و وارد خلل و فرج شده و به سطح کاتد مي‌رسند. الکترودهاي متخلخل بدين معنا هستند که سطح ويژه‌ي بزرگي از گرافن در تماس با يک مايع الکتروليتي است، چيزي که باعث گيراندازي سريع و مستقيم مقادير زيادي از يون‌هاي ليتيوم مي‌شود.
هنگامي که يک سلول شارژ مجدد مي‌شود، شار انبوهي از يون‌هاي ليتيوم از کاتد آزاد شده و به سمت ناحيه آندي مهاجرت مي‌کنند، اين مهاجرت منجر به برقراري مجدد يک اختلاف پتانسيل الکتروشيميايي بين آند تزئين شده با ليتيوم و کاتد مي‌شود.
«جانگ» مي‌گويد: اين SMC به طور معمول چگالي انرژي برابر با 160-80 Wh/kg (بسته به وزن کلي سلول) ذخيره مي‌کند که قابل مقايسه با مقادير مشاهده شده در باتري‌هاي يون ليتيومي موجود است. اين افزاره همچنين داراي چگالي تواني برابر با100 kW/kg است. براي مقايسه، باتري‌هاي يون ليتيومي داراي چگالي‌هاي توان بسيار کمتري در حد 0.5 kW/kg هستند. اگرچه ابرخازن‌هاي به اصطلاح متقارن مي‌توانند چگالي تواني برابر با 100-1 kW/kg آزاد کنند، ولي چگالي انرژي کمي به مقدار 8-5 Wh/kg را ذخيره مي‌کنند.
وي مي‌افزايد: اين فناوري تأثير بسزايي روي صنعت ذخيره‌سازي انرژي خواهد داشت. صنعت ابرخازن کشمکش زيادي با بحث مربوط به تلاش براي افزايش قابل توجه چگالي انرژي ابرخازن‌ها داشته است، ولي حتي بهترين «ابرخازن‌هاي هيبريدي» يعني خازن‌هاي يون ليتيومي، مي‌توانند فقط تا 15 Wh/kg ذخيره کنند. اين SMC همچنين از لحاظ چگالي توان نسبت به ابرخازن‌هاي متداول با اختلاف زيادي بالاتر است، اگرچه داشتن چگالي توان بالاتر يک معيار اساسي براي ابرخازن است. اين پژوهشگران در حال حاضر روي تجاري‌سازي چندين نمونه از اين افزاره ذخيره انرژي کار مي‌کنند.
اين پژوهشگران، جزئيات نتايج کار تحقيقاتي خود را در مجله‌ي «Nano Letters» منتشر کرده‌اند.
انتهاي پيام
نظرات