بسیاری از ادوات الکترونیکی نظیر خودروها از ابرخازن‌ها برای تامین انرژی خود استفاده می‌کنند. اخیرا روشی برای افزایش ظرفیت این ابرخازن‌ها ارائه شده است که در آن الکترودهای نانومقیاس به ابرخازن افزوده شده که در نهایت منجر به چند برابر شدن ظرفیت ابرخازن شده است.
افزایش ظرفیت ابرخازن‌ها با الکترودهای نانومقیاس
افزایش ظرفیت ابرخازن‌ها یکی از چالش‌های محققان بوده است. پژوهشگران دانشگاه فلوریدای مرکزی روشی برای افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی خازن‌ها ارائه کردند. با این کار می‌توان امیدوار بود که خودروهای برقی، قطارها و بسیاری از ادوات برقی بتوانند برای زمان طولانی‌تر کار کنند. این یک صنعت چند میلیارد دلاری است که یافتن راه‌حلی برای پشت سر گذاشتن چالش‌های آن بسیار مهم است. در این پروژه محققان روشی برای چاپ الکترودهای نانوساختار ارائه کردند این روش منحصر به فرد چند مرحله‌ای است. با این کار الکترودهایی نانومقیاس ایجاد می‌شود که هم هدایت الکتریکی و هم عملکرد ابرخازن را افزایش می‌دهد.
جایان توماس استادیار دانشگاه مرکزی فلوریدا و رهبر این تیم تحقیقاتی است. نتایج این پژوهش به جهت اهمیتی که دارد در روی جلد نشریه Advanced Materials درج شده است.
ابرخازن‌ها از دهه ۱۹۶۰ مورد استفاده قرار می‌گیرد، این قطعات همانند باتری‌ها توانایی ذخیره‌سازی انرژی را دارند. تفاوت ابرخازن‌ها با باتری‌ها در این است که مقدار انرژی بیشتری را در یک بازه زمانی کوتاه می‌توانند ایجاد کنند. این ویژگی برای ماشین‌های سنگینی که برای شروع به کار نیاز به انرژی بسیار زیادی هستند، بسیار ضروری است. هر چند این ویژگی در ابرخازن‌ها وجود دارد اما آنها محدودیت دیگری دارند و آن، مقدار انرژی ذخیره شده در ابرخازن‌ها محدود است.
توماس می‌گوید: ما به دنبال روشی بودیم تا نانوساختارها را روی سطح چاپ کنیم. با روش بسیار ساده نانوچاپ SNAP می‌توان نانوستون‌های منظمی را روی یک سطح ایجاد کرد بدون این که نیاز به روش‌های پیچیده باشد. با حذف این فرآیندها می‌توان الگوهای مختلفی را روی یک سطح و در کنار هم ایجاد کرد.
با این کار فرآیند تولید بسیار ساده می‌شود و می‌توان نسل جدیدی از سیستم‌های ذخیره انرژی را تولید کرد. توماس می‌گوید: ما دریافتیم که افزودن الکترودهای نانوساختار به ابرخازن‌ها می‌تواند مساحت سطحی این ادوات را چند برابر افزایش دهد. یافته‌های ما نشان می‌دهد که ابرخازن‌های ساخته شده با این روش انرژی بیشتری نسبت به دیگر ابرخازن‌ها ذخیره می‌کند.
توماس در کالج اپتیک و فتونیک و همچنین کالج مهندسی فعالیت می‌کند و اخیرا نیز به موسسه آمریکایی فیزیک (IOP) پیوسته است.
