سیستم‌های ذخیره‌ انرژی با گرافن نانوسلولی متحول می‌شوند

محققان گام‌های قابل توجهی در مسیر بهبود گرافن نانو‌سلولی (NCG) برداشته‌اند، ماده‌ای که می‌تواند برای نسل بعدی ادوات ذخیره‌سازی انرژی نقش محوری داشته باشد. این دستاورد توسط تیمی در دانشگاه توهوکو به دست آمده است که شامل ایجاد گرافن نانو‌سلولی بدون ترک و بدون آسیب است که می‌تواند اثربخشی باتری‌های یون سدیم را افزایش دهد و جایگزین امیدوار کننده‌ای برای باتری‌های لیتیوم یون باشد. یافته‌های آن‌ها در مجله Advanced Material منتشر شده است.

روش آلیاژزدایی فلز مایع که این گروه به کار گرفتند منجر به تولید ساختارهای گرافنی یکنواخت می‌شود. در این فرایند آلیاژ منگنز-کربن آمورف، در بیسموت مذاب غوطه‌ور می‌شود، که این کار منجر به انحلال انتخابی منگنز و مونتاژ اتم‌های کربن به لایه‌های گرافن، بدون هیچ گونه ترک ساختاری می‌شود.

دوام و هدایت گرافن نانوسلولی برای استفاده در ادوات الکترونیکی بسیار ایده‌آل است و می‌توان از آن برای تولید  ادوات الکترونیکی با کارایی بالا استفاده کرد. به صورت ویژه از این ماده به عنوان ترکیب فعال و جمع‌کننده جریان در باتری‌های یون سدیم می‌توان استفاده کرد. گرافن نانوسلولی سرعت شارژ بالایی داشته، از طول عمر طولانی‌تر برخوردار بوده و مقاومت استثنایی در برابر تغییر شکل از خود نشان می‌دهد.

گرافن نانوسلولی را علاوه بر بخش باتری می‌توان در حوزه‌هایی نظیر علم مواد و دیگر سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی استفاده کرد. از آنجا که جهان همچنان به سمت انرژی‌های تجدیدپذیر حرکت می‌کند، پیش‌بینی می‌شود تقاضا برای راه حل‌های کارآمد ذخیره‌سازی انرژی افزایش یابد.

گزارش‌ها حاکی از آن است که بازار جهانی فناوری باتری گرافنی می‌تواند در سال‌های آینده شاهد رشد چشمگیری باشد. این گسترش با افزایش پذیرش وسایل نقلیه برقی (EV)، نیاز به ذخیره انرژی با ظرفیت بالا برای تاسیسات انرژی‌های تجدیدپذیر و پیشرفت صنعت الکترونیک قابل حمل متحول می‌شود.

در حالی که پتانسیل گرافن در صنعت بسیار چشمگیر است اما هنوز چالش‌هایی در مسیر استفاده صنعتی از این ماده وجود دارد. یکی از این چالش‌های تولید انبوه و باکیفیت گرافن است. دستاوردهای این پروژه در تولید گرافن با کیفیت بالا نقش مهمی در پذیرش گرافن در صنعت دارد.