پیشرفت‌هایی در درک بهتر مکانیسم ذخیره‌سازی انرژی !

[∆ MeRzaD ∆]

یک تیم تحقیقات بین المللی با همکاری یوری گوگوتسی از دانشگاه درکسل موفق به ارائه اطلاعاتی شده‌اند که مهندسان را در درک بهتر عملکردهای داخلی الکترودهای ابرخازن‌ها کمک می‌کند. آنها به بررسی نقش عواملی نظیر اندازه و شکل حفره‌ها در ذخیره‌سازی انرژی پرداختند.

ابرخازن‌ها ابزارهایی سبک و ارزان برای ذخیره انرژی هستند که در ادواتی نظیر دستگاه‌های الکترونیکی و حمل و نقل مورد استفاده قرار می‌گیرند. در مقاله‌ای که اخیرا این تیم تحقیقاتی از دانشگاه‌های فرانسه و انگلستان در نشریه Nature Materials به چاپ رساندند راه‌کارهایی را جهت پاسخ‌دهی به نیاز جهانی برای منابع انرژی تجدید‌پذیر ارائه کردند.

گوگوتسی استاد دانشکده مهندسی در دانشگاه درکسل بوده و مدیریت موسسه فناوری نانو درکسل را نیز دارا است. او با ماتیو سالانه، سلین مرلیت و بنیامین روتنبرگ از دانشگاه پاریس و پال مادن از دانشگاه آکسفورد و پاتریک سایمون و پیرلوئیس تابرنا ار دانشگاه پاول ساباتیر در این پروژه همکاری داشته است.
 
چیزی که این گروه تحقیقاتی ارائه کرده تصویر کمی از ساختار محلول یونی جذب شده درون میکروتخلخل‌های نامنظم روی الکترودهای کربنی در ابرخازن‌ها است. این کار برای اولین بار انجام شده است. ابرخازن‌ها دارای خاصیت ذخیره‌سازی و رهاسازی انرژی بیشتری نسبت به باتری‌ها هستند. همچنین آنها قادرند سیکل شارژ و دشارژ را تا یک میلیون بار تحمل کنند. این ویژگی‌ها بسیار قابل توجه هستند چرا که بخشی از فرآیند تولید انرژی تجدید پذیر محسوب می‌شوند.

برپایه نظرات محققان، بهترین عملکرد ابرخازن‌ها مربوط به جذب یون روی الکترودهای کربنی متخلخل می‌شود. این مکانیسم مولکولی در حفره‌های یک نانومتری برای دانشمندان ناشناخته بوده است. مکانیسمی که در این پروژه ارائه شده می‌تواند درهای جدیدی به‌سوی طراحی مواد با قابلیت ذخیره انرژی بیشتر باز کند.

نویسندگان این مقاله معتقدند که برای تولید مواد با عملکرد بالا، محققان باید نشان دهند که آیا افزایش میزان ذخیره انرژی تنها مربوط به افزایش مساحت سطحی نمونه می‌شود یا اندازه حفره‌ها و شکل هندسی‌شان نیز نقش مهمی در این میان ایفا می‌کند. نتایج این تحقیق راهنمای خوبی برای تولید ادوات ذخیره انرژی الکتریکی بوده و در نهایت می‌تواند ما را قادر سازد تا در حوزه‌های گسترده‌تری از منابع انرژی تجدید پذیر استفاده کنیم.

گوگوتسی می‌گوید این کشف ماحصل همکاری میان گروه‌های تحقیقاتی مختلف از چهار دانشگاه از سه کشور متفاوت است. در این پروژه از مدل‌های ساختاری کربن که توسط محققان دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی تهیه شده، استفاده شده است. این پروژه ثابت می‌کند که اهمیت همکاری میان دانشمندان از کشورها و رشته‌های مختلف بسیار زیاد است.