ذخیره انرژی در کاغذ

 محققان با استفاده از میلیون ها فیبر بسیار کوچک نانو سلولزی که در داخل غلافی از پوششی پلیمری و رسانا قرار گرفته اند موفق به تولید ورقه هایی شدند که میزان قابل توجهی انرژی الکتریسیته را در داخل خود ذخیره می کند. این ماده قابلیت نگهداری انرژی الکتریسیته برای مدت طولانی تر و همچنین توانایی شارژ شدن به دفعات بیشتری را دارا است. علاوه بر این سبک بودن یکی دیگر از مزایای این تکنولوژی بوده و همچنین عدم نیاز به هیچ نوع ماده شیمیایی و یا فلز سنگین نیز دیگر ویژگی استفاده از این ورق هاست. این سیستم را می توان به عنوان راهی برای تامین انرژی مورد نیاز وسایل مختلف الکترونیکی به شیوه ای تجدید پذیر دانست.

به گفته گروهی از دانشمندان که در حال انجام تحقیقات گسترده ای روی ماده ای جدید هستند این ورق های ذخیره انرژی الکتریسیته خواص کاغذهای معمولی را دارند و همچنین به میزان بسیار کمی به پلاستیک ها شبیه هستنند.

تنها یک ورق از این تکنولوژی جدید برای ذخیره انرژی , که 15 سانتی متر عرض و تقریبا 0.1 میلی متر ضخامت دارد توانایی ذخیره انرژی به اندازه یک خازن یک فارادی را دارا است (مقداری که برابر ظرفیت ابر خازن های کنونی است). مطابق گفته های محققان این ورق ها همچنین دارای 4 رکورد جهانی در برابر خازن ها هستند : بیشترین جریان اندازی گیری شده و ظرفیت به اندازه یک کولمب و 2 فاراد , بیشترین جریان اندازه گیری شده به اندازه یک آمپر به همراه بیشترین ظرفیت برای انتقال یون ها و الکترون ها به شکل همزمان و همچنین بیشترین نسبت تغییر جریان در ترمینال خروجی به تغییر ولتاژ در ترمینال ورودی یک خازن.

به گفته خاویر کریسپین پروفسور الکترونیک آلی، فیلم های نازک که همانند خازن ها عمل می کنند پیش از این نیز وجود داشتند و کاری که ما هم اکنون انجام داده ایم ساخت این ماده با خواص بسیار جالب در فضای 3 بعدی است. ما همچنین می توانیم ورقه های بسیار ضخیمی نیز تولید کنیم.

ورق های ذخیره انرژی الکتریسیته خواص کاغذهای معمولی را دارند و همچنین به میزان بسیار کمی به پلاستیک ها شبیه هستنند.

مواد ابتدایی ساخت که در نانوسلولزها مورد استفاده قرار می گیرند از سلولزی که به فیبری با ضخامت 20 نانومتر تجزیه شده تشکیل می شوند. این فیبرهای نانو سلولزی در آب خیسانده می شوند و پلیمری که به صورت الکتریکی شارژ شده ( PEDOT:PSS همان ماده ای که اخیرا در تولید فیبر LED ها و همچنین در تولید سلول های خورشیدی نیمه شفاف مورد استفاده قرار می گیرد) در محلول اضافه می شود.

به گفته جسپر ادبرگ دانشجوی دکتری دانشگاه لینکوپینگ فیبرهای پوشیده شده به صورت دو لایه هستند و مایع موجود در فضای خالی میان این دو لایه همانند یک الکترولیت عمل می کند.

محققان معتقدند که با وجود فضایی استثنایی برای ذخیره انرژی که توسط این ورق ها تامین می شود و همچنین پیشرفت های  بی وقفه در روند تحقیقات , این تکنولوژی نهایتا منجر به تولید واحدهای ذخیره انرژی بالاتری خواهد شد .

گفتنی است به وسیله این ورق های ذخیره سازی انرژی که همانند کاغذهای عادی تولید می شوند و همچنین با استفاده از خمیر سلولز که به شکلی مشابه خشکانده شده راه برای پیشرفت هر چه بیشتر این تکنولوژی هموار تر شده است و تنها چالش بزرگ پیش روی محققان صنعتی سازی و تولید انبوه این ورق ها خواهد بود.

به گفته پروفسور برگن دانشگاه KTH به همراه موسسات ACREO و INNVENTIA  میلیون ها دلار جهت انجام تحقیقات و ایجاد و گسترش راهی برای تولید این محصول از سوی موسسه مطالعات استراتژیک سوئد دریافت کرده اند.

 نتایج این تحقیقات در مجله علوم پیشرفته به چاپ رسیده اند.

 

مترجم: مهران پرویزی

 

No tags for this post.