از نور خورشید تا انرژی؛ کره جنوبی از ابرخازن‌های خودشارژ انقلابی رونمایی کرد!

پژوهشگران در کره جنوبی موفق به ساخت یک دستگاه ذخیره انرژی خودشارژ پیشگام شده‌اند که برای اولین بار، ابرخازن‌ها و سلول‌های خورشیدی را با هم ترکیب کرده است. این دستگاه از مواد الکترودی مبتنی بر فلزات واسطه استفاده می‌کند که به‌طور قابل توجهی چگالی انرژی و قدرت را افزایش داده و پایداری شگفت‌انگیزی در چرخه‌های شارژ و تخلیه انرژی از خود نشان می‌دهد. این فناوری نوآورانه می‌تواند به راه‌حل‌های عملی و با کارایی بالا برای ذخیره‌سازی انرژی پایدار منجر شود.

پیشرفتی نوآورانه در ذخیره‌سازی انرژی

جونگمین کیم، پژوهشگر ارشد در DGIST، به همراه دامین لی از RLRC در دانشگاه ملی کیونگ‌بوک، دستگاه ذخیره انرژی خودشارژ انقلابی‌ای طراحی کرده‌اند که به‌طور مؤثری انرژی خورشیدی را ذخیره می‌کند. این دستگاه نوآورانه با ترکیب مواد الکترودی مبتنی بر فلزات واسطه، عملکرد ابرخازن‌های سنتی را به‌طور چشمگیری ارتقا داده است. این تیم تحقیقاتی همچنین فناوری ذخیره‌سازی انرژی جدیدی را معرفی کرده که ابرخازن‌ها را با سلول‌های خورشیدی ادغام می‌کند.

برای دستیابی به این هدف، پژوهشگران الکترودهایی با استفاده از ماده‌ای مرکب از کربنات و هیدروکسید نیکل طراحی کردند. با افزودن یون‌های فلزات واسطه مانند منگنز (Mn)، کبالت (Co)، مس (Cu)، آهن (Fe) و روی (Zn)، آن‌ها هم هدایت‌پذیری و هم پایداری را به حداکثر رساندند. این پیشرفت‌ها منجر به بهبودهای چشمگیری در چگالی انرژی، چگالی قدرت و پایداری کلی چرخه‌های شارژ و تخلیه انرژی شده است که مرزهای فناوری ذخیره‌سازی انرژی را جابه‌جا کرده است.

دستاوردهای رکوردشکن در چگالی انرژی و قدرت

چگالی انرژی به‌دست‌آمده در این مطالعه ۳۵.۵ وات‌ساعت بر کیلوگرم است که به‌طور قابل توجهی بالاتر از ذخیره‌سازی انرژی به‌ازای وزن واحد در مطالعات پیشین (۵-۲۰ وات‌ساعت بر کیلوگرم) است. چگالی قدرت نیز به ۲۵۵۵.۶ وات بر کیلوگرم رسیده است که به‌طور قابل توجهی از مقادیر قبلی (حدود ۱۰۰۰ وات بر کیلوگرم) فراتر می‌رود. این دستگاه توانایی تأمین سریع انرژی حتی برای دستگاه‌هایی با قدرت بالا را نشان می‌دهد. علاوه بر این، عملکرد دستگاه در چرخه‌های مکرر شارژ و تخلیه انرژی کمترین کاهش را نشان داد، که قابل استفاده بودن طولانی‌مدت آن را تأیید می‌کند.

علاوه بر این، تیم تحقیقاتی دستگاه ذخیره‌سازی انرژی‌ای را توسعه داد که سلول‌های خورشیدی سیلیکونی را با ابرخازن‌ها ترکیب می‌کند، و سیستمی ایجاد کرده که قادر به ذخیره انرژی خورشیدی و استفاده لحظه‌ای از آن است. این سیستم به بازده ذخیره انرژی ۶۳٪ و بازده کلی ۵.۱۷٪ دست یافت و پتانسیل تجاری‌سازی این دستگاه ذخیره‌سازی خودشارژ را به‌طور مؤثر تأیید کرد.

آینده‌ای امیدوارکننده برای راه‌حل‌های انرژی پایدار

جونگمین کیم، پژوهشگر ارشد بخش نانوفناوری DGIST، اظهار داشت:

این مطالعه دستاوردی مهم است، زیرا نشان‌دهنده توسعه اولین دستگاه ذخیره انرژی خودشارژ در کره است که ابرخازن‌ها را با سلول‌های خورشیدی ترکیب می‌کند. با استفاده از مواد مرکب مبتنی بر فلزات واسطه، ما محدودیت‌های دستگاه‌های ذخیره‌سازی انرژی را برطرف کرده و یک راه‌حل پایدار ارائه کرده‌ایم.

دامین لی، پژوهشگر RLRC دانشگاه ملی کیونگ‌بوک، افزود:

ما به انجام تحقیقات بعدی ادامه خواهیم داد تا بازده دستگاه خودشارژ را بهبود بخشیم و پتانسیل آن را برای تجاری‌سازی افزایش دهیم.

منبع: Scitechdaily