المكثفات الفائقة القابلة للطي
إذا تم تخزين طاقة البطارية عداء ماراثون في العالم, لذلك يمكن مقارنة المكثف الفائق بالعداء: مكثف فائق أكثر ملاءمة لتطبيقات طاقة التخزين على المدى القصير, لكن البطارية طويلة المدى هي الخيار الأفضل ، والآن طور مهندسون من جامعة جورجيا للتكنولوجيا وجامعة كوريا الجنوبية بطارية جديدة المكثف الفائق مصمم للسماح له بتخزين المزيد من الطاقة لفترات أطول. المكثف الفائق مصنوع من الورق المعدني.
البطاريات ذات كثافة طاقة عالية ولكن كثافة طاقة منخفضة, مما يعني أنه يمكنهم تخزين الطاقة لفترات طويلة من الزمن ، بينما المكثفات الفائقة لديها مشكلة معاكسة: يمكنهم توفير طاقة فائقة التيار على الفور, ولكن بكثافة طاقة منخفضة ، يريد الباحثون تطوير مكثف فائق يوازن بين كثافة الطاقة وكثافة الطاقة.
لهذة النهاية, طور الفريق عملية بسيطة نسبيًا لصنع مثل هذه الأجهزة, اغمس قطعة من الورق في محلول مائي يحتوي على أمين خافض للتوتر السطحي ثم اغمره في محلول مملوء بجسيمات الذهب النانوية ، حيث تساعد المواد الخافضة للسطح على دخول الذهب إلى الورق والالتصاق به.
التالى, يستخدم العلماء نفس الطريقة لإضافة طبقات أكسيد المعادن, بما في ذلك أكسيد المنغنيز, طبقة موصلة من الذهب وطبقة أكسيد معدني لتخزينه, يجعل الموصل الفائق ليس فقط كثافة طاقة عالية وكثافة طاقة عالية, ولكن أيضًا في حالة عدم فقدان هذه الطاقة للطي والقطع.
“إنها في الأساس عملية بسيطة للغاية,” قال سونغ وو لي, شارك في تأليف الدراسة. نحن في عملية التناوب خطوة بخطوة على ألياف السليلوز نوفر طلاءًا مطابقًا جيدًا, يمكننا طي الورق المعدني, ويمكن ثنيها دون الإضرار بالتوصيل الكهربائي, علينا التحكم في الطلاء بمقياس النانو لتطبيقه على الورق, إذا زادت الطبقات, سيستمر الأداء في النمو, هذه تستند إلى ورق عادي.”
كثافة الطاقة للمكثف الورقي المعدني هي 15.1 ميغاواط / سم
2. كثافة الطاقة 267.3 ش / سم
2, يقول الباحثون إنه أعلى مكثف نسيج فائق الأداء.”نعم يمكننا إنتاج حجم العينة يجب ألا تكون هناك قيود,” قال لي, “نحتاج فقط إلى تحديد أفضل سمك, لتوفير توصيل كهربائي جيد, قلل من استخدام الجسيمات النانوية في نفس الوقت, لتحسين المفاضلة بين التكلفة والأداء.
التالى, يخطط الفريق لمحاولة استخدام القماش كمادة أساسية وفي النهاية استخدام نفس العملية لتطوير البطارية.
“يمكن أن يوفر جهاز تخزين الطاقة المرن هذا فرصة فريدة للاتصال بين الجهاز القابل للارتداء والإنترنت,” قال لي إنه يمكننا دعم البحث والتطوير الأكثر تقدمًا للمنتجات الإلكترونية المحمولة, يمكننا الحصول على فرصة لهذا النوع من المكثفات الفائقة ولأجهزة الاستشعار الطبية الحيوية, الإلكترونيات الاستهلاكية والمنتجات الإلكترونية العسكرية, والتطبيقات المماثلة تجمع بين معدات تجميع طاقة الطاقة.”