پژوهشگرانی از تجهیزات نانوتک در آمریکا طبقه جدیدی از افزاره ذخیره انرژی بنام – سلول واسطه- سطحی (SMC) – ساخته‌اند که چگالی توان بالاتری نسبت به باتری‌های یون لیتیومی و ابرخازن‌ها دارد. بنا به اظهارات این گروه، فناوری مذکور می‌تواند تأثیر بسزایی روی صنعت ذخیره‌سازی انرژی داشته باشد.
شکست رکورد ذخیره‌سازی انرژی با کمک فناوری‌نانو
پژوهشگرانی از تجهیزات نانوتک در آمریکا طبقه جدیدی از افزاره ذخیره انرژی
بنام “سلول واسطه- سطحی (SMC)” ساخته‌اند که چگالی توان بالاتری نسبت به
باتری‌های یون لیتیومی و ابرخازن‌ها دارد. بنا به اظهارات این گروه، فناوری
مذکور می‌تواند تأثیر بسزایی روی صنعت ذخیره‌سازی انرژی داشته باشد.
در سلول واسطه- سطحی ساخته شده توسط بور جانگ و همکارانش، کاتد و آند هر دو
از گرافن متخلخل ساخته می‌شوند. همچنین آند شامل ذرات یا ورقه‌ای از فلز
لیتیوم است که در طول چرخه اولین تخلیه افزاره یونیزه می‌شود. یون‌ها سپس
به کاتد نانوساختار از طریق مایع الکترولیت مهاجرت کرده و وارد خلل و فرج
شده و به سطح کاتد می‌رسند. الکترودهای متخلخل بدین معنا هستند که سطح ویژه‌ی
بزرگی از گرافن در تماس با یک مایع الکترولیتی است، چیزی که باعث گیراندازی
سریع و مستقیم مقادیر زیادی از یون‌های لیتیوم می‌شود.
هنگامی که یک سلول شارژ مجدد می‌شود، شار انبوهی از یون‌های لیتیوم از کاتد آزاد
شده و به سمت ناحیه آندی مهاجرت می‌کنند، این مهاجرت منجر به برقراری مجدد یک
اختلاف پتانسیل الکتروشیمیایی بین آند تزئین شده با لیتیوم و کاتد می‌شود.
جانگ می‌گوید که این SMC بطور معمول چگالی انرژی برابر با ۸۰-۱۶۰ Wh/kg (بسته به
وزن کلی سلول) ذخیره می‌کند، که قابل مقایسه با مقادیر مشاهده شده در باتری‌های یون
لیتیومی موجود است. این افزاره همچنین دارای چگالی توانی برابر با۱۰۰ kW/kg است.
برای مقایسه، باتری‌های یون لیتیومی دارای چگالی‌های توان بسیار کمتری در حد
۰/۵ kW/kg هستند. اگرچه ابرخازن‌های باصطلاح متقارن می‌توانند چگالی توانی برابر با
۱-۱۰۰ kW/kg آزاد کنند، ولی چگالی انرژی کمی بمقدار ۵-۸ Wh/kg را ذخیره می‌کنند.
جانگ گفت: “این فناوری تأثیر بسزایی روی صنعت ذخیره‌سازی انرژی خواهد داشت. صنعت
ابرخازن کشمکش زیادی با بحث مربوط به تلاش برای افزایش قابل توجه چگالی انرژی
ابرخازن‌ها داشته است ولی حتی بهترین “ابرخازن‌های هیبریدی”- یعنی، خازن‌های یون
لیتویمی می‌توانند فقط تا ۱۵ Wh/kg ذخیره کنند. این SMC همچنین از لحاظ چگالی توان
نسبت به ابرخازن‌های متداول با اختلاف زیادی بالاتر است- اگرچه داشتن چگالی توان
بالاتر یک معیار اساسی برای ابرخازن است.” این پژوهشگران در حال حاضر روی تجاری‌سازی
چندین نمونه از این افزاره ذخیره انرژی کار می‌کنند.
این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nano Letters منتشر کرده‌اند.
