خازن‌های حاوی نانوالکترود به کمک خودروهای برقی می‌آیند

یک تیم تحقیقاتی از چین و آمریکا اقدام به طراحی و ساخت نانوالکترودهایی برای خازن‌های با عملکرد بالا کردند. این خازن‌ها، قادر به ذخیره‌سازی انرژی بالایی هستند که برای استفاده در خودروهای برقی مناسب است.

خازن شار (Flux Capacitor) یکی از ابزارهای مورد استفاده در یکی از داستان‌های علمی تخیلی است. در این داستان که یک ماشین سفر به آینده ساخته شده بود با کمک خازن شار، افراد به آینده سفر کردند.
در حالی که هنوز خازن شار در داستان‌های علمی تخیلی است، محققان به دنبال ساخت آن هستند؛ خازنی که جزء اصلی قطعات الکترونیکی قابل حمل، سیستم‌های محاسبتی و خودروهای الکترونیکی است. برخلاف باتری‌ها که ظرفیت بالایی برای ذخیره‌سازی داشته و انرژی کمی را آزادسازی می‌کنند، خازن‌ها به سرعت انرژی تولید کرده در حالی که ظرفیت اندکی دارند.
برای ترکیب این دو مزیت، محققان اقدام به طراحی یک ساختار ساندویچی کردند که در آن یک ماده عایق بین دو فلز قرار داده می‌شود.
اخیرا پژوهشگران دانشگاه دلوار با همکاری محققانی از آکادمی علوم چین مقاله‌ای با عنوان Dielectric Capacitors with Three-Dimensional Nanoscale Interdigital Electrodes for Energy Storage در نشریه Science Advances منتشر کردند که در آن جزئیات مربوط به تولید خازن‌های دی‌الکتریک با نانوالکترود سه‌بعدی ارائه شده‌است.
بینگ کینگ از محققان این پروژه می‌گوید: «در این راهبرد جدید، ما به دانسیته جریان بالا در حدود 2 وات ساعت در هر کیلوگرم رسیدیم که بسیار بالاتر از ساختارهای خازنی دی‌الکتریک دیگر است. این اولین الکترود نانومقیاس سه‌بعدی است که به‌صورت عملی به کار گرفته شده‌است. مساحت سطحی این الکترد بسیار بالا بوده و در آن از نانولوله‌های کربنی استفاده شده‌است. نانولوله‌ها با یک معماری سه‌بعدی در این الکترود قرار داده شده‌است.»
یکی از عناصر کلیدی در این پروژه که موجب موفقیت آن شده‌است، طراحی منحصر به فرد این الکترود است که در آن اجزاء به قدری به هم نزدیک هستند که قدرت ذخیره بار الکتریکی افزایش یافته است.
نکته کلیدی دیگر این الکترود، وجود نانوساختارهای آلومینا در آن است. محققان این پروژه معتقداند که از این خازن دارای ساختار دی‌الکتریک می‌توان برای ذخیره‌سازی انرژی با دانسیته بالا استفاده کرد، چیزی که برای خودروهای هیبریدی ضروری است.