ساخت ابرخازن الیافی به كمك نانو ساختارهای كربنی

به گزارش نما به نقل از باشگاه خبرنگاران، یک تیم تحقیقات بین‌المللی موفق شدند تا با استفاده از گرافن و نانولوله کربنی، ابرخازن الیافی به طول 50 متر تولید کنند که این الیاف6.3 میکرووات ساعت انرژی را در هر میلیمتر مربع ذخیره‌سازی می‌کند.

در سال‌های اخیر محققان پیشرفت‌های مهمی در مسیر ساخت ادوات ذخیره‌ی انرژی الیافی شکل، داشته‌اند. آن‌ها موفق به تولید ترکیباتی شدند که می‌توان برای بافت منسوجات استفاده کرد.

پژوهشگران دانشگاه صنعتی نانیانگ با همکاری محققانی از چین و آمریکا موفق به ثبت بالاترین رکورد در ذخیره‌سازی انرژی در این ابرخازن‌ها شدند. آن‌ها توانستند 6.3 میکرووات ساعت انرژی را در هر میلیمتر مربع ذخیره‌سازی کنند.

ابرخازن جدیدی که این گروه تحقیقاتی ساخته‌اند قادر است تا با سرعت بالاتری نسبت به ابرخازن‌های دیگر شارژ/دشارژ شود. این گروه تحقیقاتی در حال کار روی ساخت الیاف انعطاف‌پذیر رسانا هستند، آن‌ها تاکنون موفق به تولید الیافی به طول 50 متر شده‌اند، آن‌ها در حال حاضر محدودیتی برای افزایش طول الیاف ندارند.

این ابرخازن‌ها را می‌توان برای بافت منسوجات و ساخت ادوات پزشکی استفاده کرد. دای از محققان این پروژه می‌گوید: «بیشتر ابرخازن‌ها دارای دانسیته توان بالایی بوده اما دانسیته‌ی انرژی کمی دارند به این معنی که این ادوات به سرعت شارژ شده و قابلیت ارائه‌ی توان بالایی را دارند اما بسیار سریع تخلیه می‌شوند. از سوی دیگر باتری‌ها دانسیته‌ی انرژی بالایی و دانسیته‌ی توان کمی دارند بنابراین امکان تأمین انرژی زیادی ندارند اما زمان زیادی برای تخلیه‌ی کامل آن‌ها نیاز است.

محققان به دنبال ترکیب دو مزیت باتری و ابرخازن هستند، آن‌ها در واقع قصد ساخت ابرخازنی را دارند که مانند باتری‌ها امکان آزاد کردن آرام انرژی را داشته باشد. محققان در این پروژه برای بهبود دانسیته‌ی انرژی ابرخازن، از نانولوله‌های کربنی تک‌جداره‌ی اکسید شده با اسید و همچنین اکسید گرافن و اتیلن دی‌آمین استفاده کردند. اکسید گرافن مورد استفاده در این ابرخازن با نیتروژن تقویت شده‌است. ترکیب این مواد موجب شده تا مساحت سطحی این ابرخازن به 396 مترمربع در هر گرم برسد.

پژوهشگران با این ترکیبات الیافی به طول 50 متر تولید کردند که بسیار انعطاف پذیر است و ظرفیتی در حدود 300 فاراد در هر سانتیمتر مربع دارد. آزمایش‌های انجام شده روی این ابرخازن نشان می‌دهد که بعد از 10 هزار بار شارژ/دشارژ این ابرخازن 93 درصد علمکرد اولیه‌ی خود را حفظ می‌کند.