پیشرفتی مهم در تحقیقاتِ ابرخازن

اخیراً محققی به ‌نام جیانگ اوه(پسا دکترا) و دانشمند
محققی به‌ نام میخاییل کوزلوف از مؤسسه فناوری‌نانوی دانشگاه دالاس، تحقیقی
انجام داده‌اند که با پرداختن به ابرخازن‌های قدرتمند؛ معرّف یک روش جدید،
سبک و قابل‌اعتماد در تأمین توان است.
با تحقیقاتی که در حال انجام است ممکن است باتری‌های کنونی ماشین، کم کم
فراموش شوند. ذخیره‌سازی انرژی در ظرف‌های بدقیافه‌ای که عمر محدودی دارند،
خودروسازان و مهندسان نظامی را به ستوه آورده‌است؛ زیرا آنها به ابزارهای
سبک، قدرتمند و قابل‌ اعتمادی برای راه‌اندازی موتورها، تأمین توان
بی‌سیم‌ها و راه‌اندازی سایر تجهیزات الکترونیکی مشابه، نیاز دارند.
ابرخازن‌ها اجزای الکترونیکی تقویت‌شده‌ای هستند که قابل باردار شدن هستند
و طبق پیش‌بینی‌ها، انرژی را به ‌شکل قابل ‌اعتمادی برای زمان‌های طولانی
در خود ذخیره کنند. آنها توان را در یک میزان هموار و پایایی که برای
به‌کارگیری در ابزارهای الکترونیکی حساس مناسب است، عرضه می‌کنند. بر خلاف
باتری‌های سربی ماشین(که نوعاً سنگین‌تر و حجیم‌ترند)، خازن‌ها و
ابرخازن‌ها بار الکتریکی را در خود ذخیره و انباشته می‌کنند و در آنها،
جریان الکتریکی از طریق یک واکنش شیمیایی تولید نمی‌شود.
سبکی، ایمنی، قابل ‌اعتماد و کارامد بودن، در کنار عرضه توانی با نرخ پایا،
مجموعه ‌خصوصیات ممتازی است که هم‌اکنون طراحان فناوری به‌ دنبال آنها
هستند؛ اما عملاً چگونه باید از طرح‌های کنونی که نیازمند باتری هستند به
طرح‌های کارامد قابل‌دستیابی‌ای یافت که فاقد جعبه باتری بوده و از
ابرخازن‌ها برای تأمین توان بهره می‌گیرند؟
دکتر اوه و کوزلوف گامی در جهت پاسخ به این پرسش برداشته‌اند؛ این گروه با
همکاری محقق افسانه‌ای فناوری‌نانو، دکتر ری باوقمن، روشی برای ساخت
ابرخازن‌ها با استفاده از صفحاتی «کاغذی‌» از جنس نانولوله‌های کربنی
تک‌جداره، ابداع کرده‌اند. در این روش، فضای میان این صفحات، از پولیمر
خاصی به ‌نام «پولی‌پیرول» پر می‌شود.
می‌توان تصور کرد که در آینده یک باتری ماشینِ جعبه‌شکل و سنگین به یک جسم
سبک و قدرتمند ـ که شاید انعطاف‌پذیر بوده و ضخامتی در حد یک صفحه کاغذ
داشته باشد ـ تبدیل شود. چنین ابزاری می‌تواند به شکل و قالبی درآید که در
هر جای خودرو قابل ‌جاسازی باشد. کاهش چشمگیر وزن و حجم باتری‌ها می‌تواند
به‌طور اخص، در طراحی خوردروهای هیبریدی سودمند واقع شود. هم‌اکنون در این
خودروها آرایه‌ای‌ از باتری‌های فلزی قوی(که در ابعاد یک چمدان است)
استفاده می‌شود. این تنها یک کاربرد از میان کاربردهای ممکن است.
اوه گفت:«روش آماده‌سازی الکترود ما، شکل توسعه‌یافته‌ای از روش ساختِ
باکی‌کاغذِ معمولی(پوششی که ۱۰۰ درصد از نانولوله‌های کربنی ساخته‌
شده‌است) برای سیستم چندمؤلفه‌ای است.» وی افزود که این روش، قابل گسترش
بوده و به‌آسانی در مقیاسِ صنعتی، قابل‌ تعمیم است.
نتایج این تحقیق در نشریه Synthetic Metals به چاپ رسیده‌است.