توليد ابرخازن‌هاي مبتني بر گرافن با قابليت كاربرد در خودروهاي هيبريدي
پژوهشگران موفق به ساخت خازن‌هايي با ظرفيت بالا شدند؛ اين خازن‌ها را که با استفاده از گرافن توليد شده است، مي‌توان در خودروهاي هيبريدي مورد استفاده قرار داد.
به گزارش سرويس فناوري ايسنا، «جي تانگ»، رهبر گروه تحقيقاتي نانومواد يک بعدي در مؤسسه ملي علم مواد و «کيان چنگ» دانشجوي دکتري در همين گروه موفق شدند دانسيته انرژي ابرخازن‌ها را به مقدار قابل توجهي افزايش دهند. از اين ابرخازن‌ها مي‌توان در ذخيره انرژي الکتريکي استفاده کرد.
براي نيل به اين هدف، محققان يک الکترود جديد توليد کرده‌اند که در آن از نانوورقه‌هاي گرافني استفاده شده بود. در اين الکترود لايه‌هاي گرافن در ميان نانولوله‌هاي کربني قرار گرفته‌اند، به صورتي که نانولوله‌ها به حالت ساندويچي اين لايه‌ها را در بر گرفته‌اند.
بسياري از باتري‌هاي جديد مانند باتري‌هاي هيبريدي فلز نيکل، به منظور رسيدن به کارايي بالاتر و ظرفيت ذخيره انرژي بيشتر طراحي مي‌شوند. در مقام قياس با باتري‌ها، خازن‌ها داراي دانسيته انرژي خروجي بيشتري است و قادرند خيلي سريع شارژ شوند. همچنين آنها دوام بيشتري داشته و مي‌توان از آنها در مكان‌هايي که دما بسيار بالا يا پايين است، استفاده کرد. خازن‌ها مي‌توانند به کرات شارژ شده و مورد استفاده قرار گيرند و در عين حال بسيار ايمن هستند. با تمام اين مزايا، چالش بزرگي بر سر راه استفاده از خازن‌ها وجود دارد. اين چالش ظرفيت ذخيره‌سازي پايين خازن‌ها است.
براي افزايش قابل توجه دانسيته ذخيره انرژي، تيم تحقيقاتي «تانگ» با همکاري «لو چانگ کيو» از دانشگاه کاروليناي شمالي موفق شدند ساختار نانوکامپوزيتي مبتني بر گرافن توليد کنند. آنها از اين ساختار به عنوان ماده اصلي سازنده الکترود استفاده کردند. اين گروه تحقيقاتي، لايه‌هاي گرافن را در ميان نانولوله‌هاي کربني قرار دادند.
نتايج نشان داد که در اين ساختار گرافني مساحت سطحي ويژه (2630 مترمربع بر گرم) بسيار بيشتر از مواد معمولي است. علاوه بر اين، نتايج نشان مي‌دهد که نانولوله‌هاي کربني به عنوان متصل کننده در ميان ورقه‌هاي گرافني قرار گرفته است. اين نانولوله‌ها نقش مسير هدايت کننده جهت جذب مقادير انبوهي از يون‌هاي الکتروليت را در سطح گرافن ايفا مي‌کنند.
«تانگ» با استفاده از کامپوزيت نانولوله‌هاي کربني به عنوان الکترود، موفق شد دانسيته انرژي 62.8 Wh/kg و دانسيته توان 58.5 Kh/kg را با الکتروليت آلي به دست آورد. آنها با استفاده از يک اسيد يوني به عنوان الکتروليت، موفق به توليد دانسيته انرژي 155.6 Wh/kg شدند که اين رقم قابل مقايسه با باتري‌هاي هيبريدي فلز نيکل است.
از ميان کاربردهاي صنعتي خازن‌ها مي‌توان به استفاده از آنها در خودروهاي هيبريدي و الکتريکي اشاره کرد. از آن جايي که اين روش توليد خازن‌ها ارزان قيمت و قابل تجاري سازي است، مي‌توان از آنها براي اين منظور استفاده کرد.
انتهاي پيام
