محققان دانشگاه MIT ماده ای کامپوزیتی ایجاد کرده اند که دو ماده باستانی و در دسترس بشر یعنی سیمان و کربن سیاه را با هم ترکیب می کند و ماده ای با قابلیت ذخیره سازی انرژی بالا را پدید می آورد.
به گزارش تکناک، فناوری جدید راهحلی امیدوارکننده، پایدار و مقیاسپذیر برای ذخیرهسازی انبوه انرژی، بهویژه برای انرژیهای تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی، بادی و جزر و مدی ارائه میکند که ثبات را حتی در هنگام نوسانات عرضه تضمین میکند.
در فرایند انتقال انرژی سبز، فناوریهای فعلی باتری به شدت به منابع کمیاب وابسته هستند و جستجوی جایگزینهای نوآورانه و سازگار با محیط زیست حیاتی میشود.
ابرخازن ها چه هستند؟
پروفسور ادمیر ماسیچ، یکی از نویسندگان MIT، در یک بیانیه مطبوعاتی گفت: علم مواد بسیار جذاب است.
او ادامه می دهد: شما پرمصرف ترین مواد ساخته شده توسط انسان در جهان را در اختیار دارید که ترکیبی از سیمان با کربن سیاه است و به عنوان یک ماده تاریخی شناخته شده است.
شما این مواد حداقل دو هزار ساله را دارید که وقتی آنها را به روشی خاص ترکیب می کنید به یک نانوکامپوزیت رسانا می رسید و آن وقت است که چیزها واقعاً جالب می شوند.
ابرخازنها که به نام اولترا خازن نیز شناخته میشوند، دستگاههای ذخیرهسازی انرژی هستند که انرژی را بسیار سریعتر از باتریهای سنتی ذخیره و آزاد میکنند.
برخلاف باتریهای معمولی که متکی به واکنشهای شیمیایی هستند، ابرخازنها انرژی را در یک میدان الکتریکی بین دو الکترود نزدیک به هم ذخیره میکنند.
این مکانیسم منحصربهفرد به آنها اجازه میدهد تا به سرعت شارژ و دشارژ شوند و برای کاربردهایی که نیاز به رهاسازی سریع برق دارند، ایدهآل هستند. ظرفیت توان یک خازن به سطح صفحه رسانای آن بستگی دارد.
ابرخازن های نوآورانه و در عین حال ساده تیم MIT از طریق یک روش منحصر به فرد شامل مواد مبتنی بر سیمان با سطح داخلی فوقالعاده بالا به دست میآیند.
با افزودن کربن سیاه رسانا به مخلوط سیمان و اجازه دادن به آن برای سخت شدن، شبکه ای متراکم و به هم پیوسته از مواد رسانا در داخل یک حجم تشکیل می شود.
همانطور که سیمان با آب واکنش می دهد، یک شبکه گستره از فضاهای باز ایجاد می شود. سپس کربن به این فضاها حرکت می کند و ساختارهای سیم مانند با الگوی فراکتال را ایجاد می کند. در نتیجه سطح وسیعی در یک حجم کوچک ایجاد می شود.
برای تکمیل ابرخازن، این ماده در یک الکترولیت استاندارد مانند کلرید پتاسیم غوطه ور می شود و ذرات باردار را ایجاد می کند که روی ساختارهای کربنی تجمع می یابند.
دو الکترود ساخته شده از این ماده که توسط یک فضای نازک یا لایه عایق از هم جدا شده اند، ابرخازن قدرتمندی شبیه به قطب های باتری قابل شارژ را تشکیل می دهند.
هنگامی که به یک منبع برق متصل می شود، انرژی در صفحات ذخیره می شود و پس از اتصال به یک بار، جریان الکتریکی برای تامین برق به بیرون جریان می یابد.
جاده های شارژ خودرو های برقی
بتن، که به عنوان یک عنصر رایج از محیط اطراف ما شناخته می شود فرصتهای زیادی را برای توسعه فناوری هایی که برای برآوردن نیازهای مختلف ذخیرهسازی انرژی به کار می روند فراهم میکند و تطبیق پذیری مواد، افزایش کاربری را در محیط های مسکونی و تجاری امکان پذیر می کند.
آیا این می تواند به معنای جاده هایی باشد که می توانند وسایل نقلیه الکتریکی را در حین رانندگی شارژ کنند، یا حتی انرژی را از توربین های بادی و جزر و مدی برای استفاده در روزهای ابری یا آرام ذخیره می کنند؟
پاسخ محققان به این سوالات مثبت است. در صورت اجرای موفقیت آمیز، آنها بر این باورند که این ماده کامپوزیت می تواند نقشی محوری در قابل اعتمادتر کردن و قابل دسترس تر کردن انرژی های تجدیدپذیر ایفا کند.
این مطالعه مرزهای جدیدی را در ذخیره انرژی های تجدیدپذیر باز می کند و امید به آینده ای را ارائه می دهد که در آن منابع انرژی پاک و پایدار به زندگی ما قدرت می بخشد.
