ساخت ابرخازن‌های پلاستیکی با دوام ۷۰ هزار چرخه و رسانایی ۱۰۰ برابری

دانشمندان با ترکیب گرافن اکسید و پلیمر PEDOT، ابرخازن‌های جدیدی را ساختند. نانوالیاف عمودی ساخته شده از این مواد، رسانایی را ۱۰۰ برابر و ظرفیت ذخیره انرژی را ۱۰ برابر افزایش داده‌اند. این ابرخازن‌ها با دوام حیرت‌انگیز ۷۰ هزار چرخه شارژ/دشارژ، آینده‌ انرژی‌های تجدیدپذیر و خودروهای الکتریکی را متحول خواهند کرد. به نظر می‌رسد محدودیتِ باتری‌ها، پایانِ کارنامه‌ فناوری سبز نیست.

کد خبر: ۷۷۹۴۰۷

تاریخ: ۱۴ بهمن ۱۴۰۳ - ۱۴:۴۲

به گزارش ایران اکونومیست، شیمیدانان دانشگاه کالیفرنیا (UCLA) با استفاده از گرافن اکسید، موفق به توسعه‌ روشی نوین برای افزایش رسانایی الکتریکی و سطح ذخیره انرژی در پلیمر PEDOT شده‌اند. این پیشرفت، امکان ساخت ابرخازن‌های پلاستیکی با ظرفیت ذخیره‌ فوق‌العاده و دوام بیش از ۷۰ هزار چرخه‌ شارژ/دشارژ را فراهم می‌کند و گامی بزرگ در مسیر توسعه‌ سیستم‌های ذخیره انرژی پایدار محسوب می‌شود.

PEDOT (پلیمری انعطاف‌پذیر و شفاف) که در ساخت صفحات لمسی، سلول‌های خورشیدی آلی و پنجره‌های هوشمند کاربرد دارد، به ‌دلیل سطح کم و رسانایی محدود در نسخه‌های تجاری، برای ذخیره انرژی مناسب نیست. محققان دانشگاه کالیفرنیا با افزودن گرافن اکسید و کلرید فریک به فرآیند تولید، نانوالیاف عمودی از PEDOT ایجاد کردند که سطح مؤثر آن را تا ۴ برابر افزایش می‌دهد.

در این روش، بخار مونومرهای EDOT روی لایه‌ای از گرافن اکسید و کلرید فریک رسوب داده می‌شود. واکنش شیمیایی موجب رشد نانوالیاف PEDOT به‌صورت عمودی (شبیه به چمنی فشرده) می‌شود که سطح تماس را به ‌شدت افزایش می‌دهد. این نانوالیاف با رسانایی ۱۰۰ برابر بیشتر از PEDOT تجاری، ظرفیت ذخیره انرژی را تا ۴۶۰۰ میلی‌فاراد بر سانتیمتر مربع (تقریباً ۱۰ برابر نمونه‌های قدیمی) ارتقاء می‌دهند.

ماهر القاضی، سرپرست تیم تحقیقاتی می‌گوید: رشد عمودی نانوالیاف، سطح مؤثر ماده را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد. این یعنی ابرخازن‌هایی با ظرفیت ذخیره‌ بسیار بالاتر و عمری طولانی‌تر که نیازهای انرژی‌های تجدیدپذیر را پاسخ می‌دهند.

به نقل از ستاد نانو، ریچارد کانر، استاد برجسته‌ شیمی دانشگاه کالیفرنیا می‌گوید: دوام بیش از ۷۰ هزار چرخه‌ شارژ/دشارژ و کارایی بالا، PEDOT مبتنی بر گرافن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای صنعت انرژی سبز تبدیل کرده است.

از کاربردهای این فناوری می‌توان به استفاده از آن در انرژی‌های تجدیدپذیر اشاره کرد. ساخت ابرخازن‌های با دوام بالا برای ذخیره‌سازی انرژی بادی و خورشیدی مصداق کاربرد در انرژی‌های تجدیدپذیر است. این فناوری در الکترونیک انعطاف‌پذیر نیز کاربرد دارد. توسعه‌ دستگاه‌های پوشیدنی و صفحات لمسی نسل جدید از جمله کاربردهای این فناوری در بخش الکترونیک انعطاف‌پذیر است. با این فناوری می‌توان کارایی باتری‌ها را در خودروهای برقی افزایش داد.