باز کردن درهای برقی در زمان قطع برق با فناوری نانو امکان پذیر شد

سید سعید سیدحسینی‌داورانی، محقق این طرح، یکی از روش‌های ‌پیشنهادی برای ‌ذخیره‌سازی انرژی را استفاده از ابزارهایی موسوم به ابرخازن‌ها دانست و گفت: مواد الکترودی به ویژه، مواد الکترودی سولفیدی و فسفیدی با ساختار متخلخل نقش مهمی در ساخت ابرخازن‌های با ظرفیت ویژه بالا دارند؛ از این رو در این تحقیقات از سولفید فلزی ZnGa۲S۴ با ساختار چند پوسته کروی متخلخل به عنوان قطب مثبت و فسفید فلزی FeP با ساختار کره توخالی متخلخل استفاده شد.

وی با تاکید بر اینکه به دلیل انتخاب مواد الکترودی مثبت و منفی مناسب در این کار، ظرفیت خازن و انرژی به‌دست آمده حاصل از ساخت دستگاه دو الکترودی نامتقارن ارتقاء یافت، اضافه کرد: هدف اصلی در این پروژه افزایش چگالی انرژی ابرخازن نامتقارن است که در این کار نسبت به کارهای دیگر انجام شده در دنیا، چگالی انرژی ابرخازن ساخته‌شده بیشتر است.

حسینی ادامه داد: از این ابرخازن‌ها می‌توان در قطعات کامپیوتری، دستگاه‌های پزشکی، صنایع نظامی، ماشین‌ها و لوکوموتیوهای برقی، هواپیماهای برقی، مدارهای ال ای دی پرتوان، درهای برقی برای مواقع قطعی برق و مدارهایی که نیاز به خازن‌های با زمان شارژ و دشارژ سریع دارند، استفاده کرد.

مجری طرح با اشاره به قابلیت صنعتی‌شدن این طرح گفت: برای ساخت مواد الکترودی مثبت و منفی با چنین مورفولوژی منحصر به فردی، به دستگاه‌ها و اتوکلاوهای بسیار بزرگ و سیستم‌های پیشرفته‌تر و همکاری بین صنعت و دانشگاه نیاز است.

وی یکی از بزرگترین نگرانی‌ها برای جوامع بشری را تولید انرژی با بازدهی بالا و همچنین استفاده از وسایل ذخیره انرژی با ویژگی‌های منحصربه‌فرد عنوان کرد و یادآور شد: این ویژگی‌ها شامل وزن‌ سبک‌ و قابلیت حمل آسان و بی‌دردسر می‌شود که می‌توانند فاکتورهای مهمی در انتخاب وسایل ذخیره انرژی به حساب آیند.

این محقق اظهار کرد: اگر چه تحقیقاتی در مورد طراحی وسایل ذخیره انرژی و ابرخازن‌ها وجود دارد، اما این وسایل دارای مشکلاتی از قبیل پیچیدگی مراحل ساخت مواد، دانسیته انرژی نسبتاً پایین و استفاده از مواد نسبتاً گران‌قیمت هستند. باید توجه داشت که یک ابزار ذخیره انرژی مناسب باید مقرون به صرفه بوده، قابلیت بالا در ذخیره انرژی داشته باشد و حمل‌ونقل آسان داشته باشد و در نهایت بر روی محیط زیست اثر مخرب نداشته باشد. در نتیجه ساخت ابرخازنی به روش مناسب که دارای ویژگی‌های مقرون به صرفه بودن، چگالی انرژی قابل قبول و قابل حمل آسان باشد، بسیار حائز اهمیت است.

به گفته پژوهشگر این طرح، در این کار از قطب منفی فسفیدی FeP استفاده شد که نسبت به ترکیبات کربنی، ظرفیت خازنی بیشتری دارد و در نتیجه چگالی انرژی دستگاه ساخته شده (۷۲٫۷۸ وات ساعت بر کیلوگرم)، بیشتر است.

پژوهشگر دانشگاه شهید بهشتی درباره سازوکار اثر استفاده از فناوری نانو در این طرح گفت: با استفاده از ویژگی نانو بودن ذرات، انتقال بار در دستگاه ساخته‌شده بیشتر و در نتیجه با افزایش انرژی تولیدی نتایج بهتری به‌دست آمد.

به نقل از ستاد نانو، این مقاله حاصل یک پروژه دانشگاهی و با همکاری اکبر محمدی زردخشویی، سید سعید سیدحسینی‌داورانی، مونا ملکی آشتیانی و مرتضی سرپرست در دانشگاه شهید بهشتی تهران بوده است که با عنوان Enhanced the energy density of supercapacitors via rose-like nanoporous ZnGa۲S۴ hollow spheres cathode and yolk-shell FeP hollow spheres anode در مجله Journal of power sources و با ضریب تأثیر ۹٫۱۲۷ در سال ۲۰۲۰ پذیرفته شده است.

منبع:ایسنا