دانشمندان توانسته اند اَبَر-خازن‌های خم پذیری بسازند که می‌توانند انرژی بیشتری نگهدارند و بی‌آنکه از بین بروند، بیش از ۳۰ هزار بار شارژ شوند.
ابرخازن به جای باتری!
تیمی از دانشمندان دانشگاه فلوریدای مرکزی UCF، فرایند نوینی یافته‌اند که با آن، اَبَر-خازن‌های خم پذیری که می‌توانند انرژی بیشتری نگهدارند و بی‌آنکه از بین بروند، بیش از ۳۰ هزار بار شارژ شوند، بسازند.
این روشِ نوین مرکز فناوری نانو در دانشگاه مرکزی فلوریدا، سرانجام می‌تواند فنآوریهای بسیاری را از گوشی های تلفن همراه گرفته تا ماشین‌های برقی، دگرگون کند.
دانشجوی فوق دکترا Nitin Choudhary که بیشتر این پژوهش را انجام داده است می‌گوید: "اگر ایشان بتوانند این ابرخازنها را جایگزین باتری‌ها کنند، می‌توان تلفن همراه را در چند ثانیه شارژ کرد و تا یک هفته به شارژ دیگری نیاز نیست."
هر کسی گوشی هوشمند دارد می‌داند که پس از ۱۸ ماه یا بیشتر، باتری شارژِ کمتر و کمتری نگه می‌دارد تا اینکه سرانجام از بین می‌رود.
دانشمندان سرگرم بررسی و بکارگیری نانو-مواد برای بهبود کارایی ابرخازنها هستند که می‌تواند کارایی باتری‌ها را افزایش داده یا جایگزین آنها در دستگاه های‌برقی شود. این مسئله بسیار پیچیده‌ای است، چرا که ابرخازنی که بتواند انرژی را هم اندازه‌ی یک باتری لیتیوم-یون نگهدارد باید بسیار بسیار بزرگتر باشد.
این گروه در دانشگاه UCF، با بهره‌گیری از مواد دو‌بعدی‌ای که تازه کشف شده است و تنها به اندازه چند اتم ضخامت دارد، برای ساخت ابرخازنها، آزمایش‌هایی انجام داده اند. پژوهشگران دیگری نیز فرمولاسیون‌هایی با گرافِن و مواد دیگرِ دو بعدی را آزموده‌اند، ولی موفقیت زیادی به دست نیاورده‌اند.
پژوهشگر ارشد Yeonwoong "Eric" Jung، می‌گوید: " روش وارد کردن این مواد دوبعدی به سیستم‌های کنونی؛ با مشکل روبرو بوده است – که این گلوگاهی در این زمینه بوده است. ما به یک روش ساده‌ی سنتز شیمیایی، رسیده‌ایم.
بنابراین به سادگی می‌توانیم ماده‌های کنونی را با ماده‌های دوبعدی در هم بیامیزیم"
گروه Jung، ابرخازنهایی ساخته‌اند که از میلیون‌ها سیم، با ضخامت نانومتر تشکیل می‌شود. این سیمها با پوسته‌ای از مواد دو بعدی پوشش داده شده است. یک هسته‌ی بسیار رسانا به انتقال الکترون سرعت می‌دهد و شارژ و تخلیه با شتاب انجام می‌گیرد. پوسته که بطور یکنواخت با ماده‌های دوبعدی پوشش داده شده، چگالی انرژی و توان بالایی به وجود می‌آورد.
دکتر Jung می‌گوید: دانشمندان پیش از این می‌دانستند که ماده‌های دو بعدی، برای کاربرد‌های ذخیره سازی انرژی امیدوار کننده‌اند. ، اما پیش از فرآیندی که UCF برای یکپارچه‌سازی این ماده‌ها بدست آورده است، هیچ راهی برای درک این ویژگی نهانی، وجود نداشت.
Choudhary می‌گوید: "در دستگاه‌های برقی کوچک، خازنِ ما از نظر چگالی انرژی، چگالی توان و پایداری چرخه ای، بهتر از گونه‌های کنونی در سراسر دنیا است ".
پایداری چرخه‌ای یعنی پیش از خراب شدن، چند بار می‌توان آن را شارژ کرد، از آن کار کشید تا خالی شود و دوباره شارژ کرد. برای نمونه، یک باتری لیتیوم-یون را می‌توان بدون خرابی چشمگیر تا ۱۵۰۰ بار شارژ کرد. ابرخازن‌های ساخته شده با مواد دو بعدی را می‌توان تا چند ده هزار بار شارژ کرد.
با این روش جدید ابر خازنی ساخته شده که با ۳۰ هزار بار شارژ نیز خراب نشده است.
Jung در حال همکاری با دفتر انتقال فنآوری در دانشگاه UCF است تا این کار نوین را به ثبت برساند.
ابرخازنهایی که از مواد نوین بهره می‌گیرند را می‌توان در تلفن‌ها و دیگر وسیله‌های برقی، و خودرو‌های الکتریکی‌ای که نیاز به آزاد سازی ناگهانی انرژی و سرعت دارند، به‌کار برد. و از آنجا که این خازنها خم پذیرهستند، پیشرفت چشمگیری نیز در فنآوریهای پوشیدنی رقم خواهند زد.
Jung گفت: "این ابرخازن هنوز برای تجاری‌سازی آماده نیست،". "ولی شدنی بودن آن ثابت شده است، و بررسی‌های ما نشان می‌دهد که اثرات بسیار زیادی بر گروه گسترده ای از فنآوری‌ها می‌گذارد."
افزون بر Choudhary و Jung ، در این تیم پژوهشی Chao Li, Julian Moore و دانشیار Jayan Thomas ، همه از مرکز فن آوری نانو دانشگاه UCF؛ و Hee-Suk Chung از موسسه علوم پایه کره در Jeonju کره جنوبی نیز بوده‌اند.
لینک منبع خبر: