محققان با استفاده از مواد کامپوزیت ساخته شده از کربنات‌ها و هیدروکسیدهای مبتنی بر نیکل به نتایج چشمگیری در بهره‌وری انرژی دست یافتند.

این تیم تحقیقاتی از ابرخازن ذخیره کننده انرژی خود شارژ با کارایی بالا پرده‌برداری کرده است که به طور موثر انرژی خورشیدی را جذب و ذخیره می‌کند، کاری که یک پیشرفت قابل توجه در راستای رسیدن به انرژی پایدار است.

این فناوری نوآورانه، ابرخازن‌ها و سلول‌های خورشیدی را ترکیب می‌کند و نقطه عطفی در تحولات ذخیره‌سازی انرژی است.

این مطالعه پیشگامانه که در مجله Energy منتشر شده است، نشان می‌دهد که چگونه این تیم تحقیقاتی توانایی‌های ابرخازن‌های موجود را افزایش داده‌اند.

ابرخازن خودشارژ

محققان با استفاده از مواد کامپوزیت ساخته شده از کربنات‌ها و هیدروکسیدهای مبتنی بر نیکل به نتایج چشمگیری در بهره‌وری انرژی دست یافتند.

این تیم از یون‌های فلزات واسطه‌ای مختلف از جمله منگنز (Mn)، کبالت(Co)، مس(Cu)، آهن(Fe) و روی(Zn) برای افزایش رسانایی و پایداری الکترودها استفاده کردند.

نتایج این تحقیق قابل توجه است. این دستگاه ذخیره انرژی جدید دارای چگالی انرژی ۳۵.۵ وات‌ساعت بر کیلوگرم(Wh kg-۱) است که به طور قابل توجهی از ارقام گزارش شده در مطالعات قبلی که معمولاً بین ۵ تا ۲۰ وات‌ساعت بر کیلوگرم بود، فراتر می‌رود.

علاوه بر این، چگالی توان به دست آمده ۲۵۵۵.۶ وات بر کیلوگرمی قابل توجه است که بسیار فراتر از معیارهای قبلی در حدود ۱۰۰۰ وات‌ بر کیلوگرم است.

چنین قابلیت‌هایی دستگاه را قادر می‌سازد تا توان بالایی را به سرعت ارائه کند که امکان تامین انرژی فوری را به ‌ویژه برای دستگاه‌هایی که نیاز به کمک برق دارند، فراهم می‌کند.

یکی دیگر از ویژگی‌های کلیدی این نوآوری، دوام آن است. این دستگاه پس از چرخه‌های شارژ و تخلیه شارژ، حداقل کاهش عملکرد را نشان می‌دهد که نشان‌دهنده دوام طولانی مدت آن است.

این انعطاف‌پذیری، آن را به گزینه‌ای امیدوارکننده برای برنامه‌های کاربردی در دنیای واقعی تبدیل می‌کند.

این تیم تحقیقاتی علاوه بر قابلیت‌های ذخیره‌سازی چشمگیر، با موفقیت یک دستگاه ذخیره‌سازی انرژی هیبریدی ایجاد کرده است که سلول‌های خورشیدی سیلیکونی را با ابرخازن‌ها ادغام می‌کند.

بازده ۶۳ درصدی

این ترکیب به سیستم اجازه می‌دهد تا انرژی خورشیدی را در لحظه ذخیره و استفاده کند و به طور چشمگیری این سیستم هیبریدی، بازدهی ذخیره انرژی ۶۳ درصدی و بازده کلی ۵.۱۷ درصدی را به دست آورد.

این پیشرفت‌ها آینده روشنی را برای تجاری‌سازی راه‌حل‌های ذخیره‌سازی انرژی خود شارژ شونده تصویر می‌کنند.

جئونگمین کیم(Jeongmin Kim) محقق ارشد بخش نانوتکنولوژی می‌گوید: این مطالعه نشان‌دهنده یک دستاورد مهم است، زیرا اولین دستگاه ذخیره‌سازی انرژی کره‌ای را معرفی می‌کند که به طور یکپارچه ابرخازن‌ها را با سلول‌های خورشیدی ادغام می‌کند.

وی افزود: ما با استفاده از مواد کامپوزیتی مبتنی بر فلزات واسطه، محدودیت‌های فناوری ذخیره‌سازی انرژی سنتی را برطرف کرده‌ایم و یک راه‌حل انرژی پایدار ارائه کرده‌ایم.

دامین لی(Damin Lee) محقق آزمایشگاه انرژی‌های تجدیدپذیر دانشگاه ملی کیونگ پوک می‌گوید: تیم ما متعهد به انجام تحقیقات بعدی برای افزایش کارایی این دستگاه و باز کردن پتانسیل تجاری‌سازی کامل آن است.

توسعه این دستگاه ذخیره انرژی خود شارژ شونده در زمانی حیاتی انجام می‌شود، زیرا جهان به سمت راه حل‌های انرژی پاک‌تر حرکت می‌کند.

این فناوری جدید قابلیت‌های ذخیره‌سازی انرژی را افزایش می‌دهد و راه را برای استفاده کارآمدتر از انرژی خورشیدی هموار می‌کند و با تلاش‌های جهانی برای کاهش انتشار کربن و ارتقای پایداری همسو می‌شود.

همانطور که محققان به اصلاح این فناوری ادامه می‌دهند، کاربردهای بالقوه برای دستگاه‌های خود شارژ شونده، از تامین انرژی خانه‌ها تا پشتیبانی از وسایل نقلیه الکتریکی بسیار گسترده است.

آینده ذخیره‌سازی انرژی با پیشرفت‌های حاصل از این همکاری نوآورانه امیدوارکننده به نظر می‌رسد.

در نتیجه، این پیشرفت نشان دهنده گامی قابل توجه به سمت دستیابی به راه حل‌های انرژی کارآمد و پایدار است که از نیازهای مصرف کننده و اهداف زیست محیطی گسترده‌تر حمایت می‌کند.

همکاری بین این مؤسسات تحقیقاتی نشان‌دهنده مسیری امیدوارکننده در جهت پیگیری فناوری‌های پیشرفته انرژی است.