اولین ابرخازن خودشارژ شونده جهان، با بازدهی ۶۳ درصدی انرژی خورشیدی را ذخیره می‌کند
محققان موفق به توسعه اولین ابرخازن خودشارژ شونده جهان شده‌اند که قادر است انرژی خورشیدی را با بازدهی ۶۳ درصدی ذخیره کند. این فناوری نوآورانه که با استفاده از مواد کامپوزیتی مبتنی بر کربنات‌ها و هیدروکسیدهای نیکل طراحی شده، به‌طور چشمگیری بهره‌وری انرژی را افزایش داده است.
این تیم تحقیقاتی، با طراحی یک ابرخازن ذخیره انرژی خودشارژ با عملکرد بالا، توانسته است فناوری جدیدی ارائه دهد که به‌طور مؤثر انرژی خورشیدی را جذب و ذخیره می‌کند. این دستاورد، پیشرفت قابل توجهی در مسیر توسعه انرژی پایدار به‌شمار می‌رود.
این تحقیق که در مجله Energy منتشر شده، به‌طور خاص بر روی بهبود قابلیت‌های ابرخازن‌ها تمرکز دارد. محققان از یون‌های فلزات واسطه‌ای مختلف از جمله منگنز (Mn)، کبالت (Co)، مس (Cu)، آهن (Fe) و روی (Zn) برای افزایش رسانایی و پایداری الکترودها استفاده کرده‌اند.
چگالی انرژی و توان بالا
دستگاه جدید توسعه‌یافته دارای چگالی انرژی ۳۵.۵ وات‌ساعت بر کیلوگرم (Wh/kg) است که این مقدار از مقادیر گزارش‌شده در مطالعات پیشین (که معمولاً بین ۵ تا ۲۰ وات‌ساعت بر کیلوگرم بود) فراتر می‌رود. همچنین، چگالی توان این دستگاه ۲۵۵۵.۶ وات بر کیلوگرم است که نسبت به معیارهای قبلی (حدود ۱۰۰۰ وات بر کیلوگرم) تفاوت چشمگیری دارد. این قابلیت به دستگاه اجازه می‌دهد که انرژی را به‌سرعت تحویل دهد، ویژگی‌ای که برای کاربردهایی که به تامین فوری برق نیاز دارند، بسیار مهم است.
یکی از ویژگی‌های مهم دیگر این ابرخازن، دوام آن است. این دستگاه پس از تعداد زیادی چرخه شارژ و تخلیه، تنها کاهش اندکی در عملکرد خود نشان می‌دهد که نشان‌دهنده طول عمر بالا و پایداری آن است.
ذخیره‌سازی هیبریدی انرژی خورشیدی
محققان همچنین موفق به طراحی یک سیستم ذخیره‌سازی انرژی هیبریدی شده‌اند که سلول‌های خورشیدی سیلیکونی را با ابرخازن‌ها ترکیب می‌کند. این سیستم هیبریدی قادر است انرژی خورشیدی را در لحظه ذخیره کرده و آن را به‌طور مؤثر مورد استفاده قرار دهد. بازدهی ذخیره انرژی این سیستم ۶۳ درصد و بازده کلی آن ۵.۱۷ درصد است که نشان‌دهنده کارایی بالا و بهره‌وری مطلوب آن است.
آینده فناوری‌های خودشارژ شونده
این دستاوردها، افق‌های روشنی را برای تجاری‌سازی فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی خودشارژ شونده به‌وجود می‌آورد. به گفته جئونگمین کیم، محقق ارشد بخش نانوتکنولوژی، این مطالعه به‌طور ویژه مهم است چرا که اولین دستگاه ذخیره‌سازی انرژی کره‌ای را معرفی می‌کند که ابرخازن‌ها و سلول‌های خورشیدی را به‌طور یکپارچه ترکیب می‌کند. او افزود: «با استفاده از مواد کامپوزیتی مبتنی بر فلزات واسطه‌ای، محدودیت‌های فناوری ذخیره‌سازی انرژی سنتی را برطرف کرده‌ایم و راه‌حل‌هایی برای انرژی پایدار ارائه داده‌ایم.»
دامین لی، محقق آزمایشگاه انرژی‌های تجدیدپذیر دانشگاه ملی کیونگ‌پوک نیز اظهار داشت: «تیم ما به تحقیق و توسعه ادامه خواهد داد تا کارایی این دستگاه را بهبود بخشیده و پتانسیل تجاری‌سازی آن را بیشتر کند.»
هم‌راستایی با اهداف جهانی
توسعه این فناوری در زمانی حیاتی صورت می‌گیرد، زیرا جهان به‌طور فزاینده‌ای به سمت استفاده از منابع انرژی پاک‌تر حرکت می‌کند. این سیستم ذخیره‌سازی انرژی می‌تواند با بهبود استفاده از انرژی خورشیدی، به کاهش انتشار کربن و ارتقای پایداری محیطی کمک کند. همانطور که محققان به بهبود این فناوری ادامه می‌دهند، قابلیت‌های بالقوه آن در زمینه‌های مختلفی همچون تأمین انرژی خانه‌ها و پشتیبانی از وسایل نقلیه الکتریکی گسترده است.
با توجه به پیشرفت‌های حاصل‌شده، آینده ذخیره‌سازی انرژی با این فناوری نوآورانه بسیار امیدوارکننده به نظر می‌رسد. این پیشرفت‌ها نه‌تنها به دستیابی به راه‌حل‌های کارآمد و پایدار برای تأمین انرژی کمک می‌کند، بلکه از اهداف زیست‌محیطی گسترده‌تری نیز حمایت خواهد کرد.
منبع ایسنا
