ماده ای شبه کاغذ که ذخیره سازی انرژی را متحول می کند

|
۰ دیدگاه
power paper 2

محققان در دانشگاه لینشوپینگ واقع در سوئد موفق به ایجاد ماده‌ای برای ذخیره انرژی شدند که به اندازه کاغذ باریک و به اندازه کولار (نوعی از الیاف محکم) محکم است و برای ذخیره سازی انرژی استفاده می‌شود.

به گزارش کلیک، این کاغذ که نوعی پلیمر سلولزی است رکورد جدیدی را در رسانایی همزمان یون‌ها و الکترون‌ها ثبت کرده است و می‌تواند در آینده برای ذخیره انرژی نقش مهمی ایفا کند.

محققان سوئدی با بهره گیری از تجربه این کشور در صنعت کاغذ سازی و با استفاده از نوعی پلاستیک مخصوص، ماده‌ای را ایجاد کردند که می‌تواند در ذخیره انرژی رکورد جدیدی را ثبت کند. این ماده شبه کاغذ می‌تواند برای ذخیره سازی انرژی‌های تجدید پذیر همانند انرژی حاصل از باد و انرژی خورشیدی مورد استفاده قرار گیرد و می‌تواند برای برطرف کردن مشکلات بالقوه که افراد هنگام ذخیره سازی انرژی‌های تجدید پذیر با آن‌ها مواجه می‌شوند، راه حل مناسبی باشد.

تیم تحقیقاتی سال‌های زیادی در حال کار کردن بر روی ماده پلیمری رسانا بوده‌اند (برای مثال پلاستیک رسانای برق است). آن‌ها قصد داشتند پلیمرهای رسانا را با ماده‌ای به نام نانوسلولز ترکیب کنند و هدف آن‌ها از انجام این کار تقویت خصوصیات هر دو ماده و دستیابی به ماده‌ای سازگار بود که ماده اصلی تشکیل دهنده آن سلولز است و برای ذخیره سازی انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

قوی، انعطاف پذیر و بسیار باریک

نانوسلولز ماده‌ای است که از الیاف چوب به دست می‌آید و استحکام آن با کولار قابل مقایسه است. هنگامی که این ماده با پلاستیک ترکیب می‌شود، ترکیب مایع به دست آمده در یک پتری دیش (ظرفی شبیه به بشقاب پلاستیکی یا شیشه‌ای در دار) ریخته می‌شود که به شکل قالب در می‌آید. محصول به دست آمده ماده‌ای با قطر میکرونی، براق، مستحکم و منعطف است.

کامپیوترها، گوشی‌های هوشمند و وسایل الکترونیکی دیگر هر ساله باریک‌تر می شوند اما چنین سیاستی نمی‌تواند در مورد وسایلی که منبع تغذیه هستند، اعمال شود. اما این فناوری می‌تواند راه حلی برای انجام این کار ارائه دهد.

این ماده که توسط محققان کاغذ “کاغذ نیرو” نامیده شده است، ماده‌ای شبه کاغذ است که رسانای جریان الکتریسته و یون‌ها است. این ماده که قطر آن در حد یک دهم میلیمتر است زمانی با یک کولن بار الکتریکی باردار شود توانایی ذخیره بیش از یک فاراد انرژی را پیدا می‌کند. محققان ثابت کرده‌اند که با تا کردن این ماده شبه کاغذ دوام آن افزایش پیدا می‌کند.

تولید این ماده هزینه زیادی ندارد و مواد تشکیل دهنده آن نیز به راحتی به دست می‌آیند که مزایای بسیار خوبی برای این ماده محسوب می‌شوند و موجب می‌شوند این ماده بتواند به راحتی در ساخت باتری‌های پیشرفته ذخیره سازی به کار گرفته شود و همه موادی که در ساخت باتری‌ها به کار گرفته می‌شوند، مزایای این چنینی ندارند. به عنوان مثال این ماده می‌تواند در ساخت یک باتری لیتیومی به نام Tesla Powerwall به کار گرفته شود.

این روزها موادی که در ساخت باتری‌های خوب به کار گرفته می‌شوند یا گران قیمت هستند و یا از ترکیب مواد نادر به دست می‌آیند. مواد تشکیل دهنده کاغذ نیرو معمولا از تنه درخت به دست می‌آیند. سلولز و پلیمری رسانا که فقط نوعی پلاستیک مخصوص هستند، مواد تشکیل دهنده کاغذ نیرو هستند  و از ترکیب کربن و اکسیژن که دو ماده‌ای اتمی فراوان هستند، به دست می‌‌آیند.

به کار گیری این مواد در ساخت کاغذ قدرت موجب شده است که هزینه ساخت این ماده بسیار پایین باشد. ساخت کاغذ نیرو این نوید را می دهد که این فناوری می‌تواند در ساخت ابر خازن‌ها و باتری‌هایی اندازه بزرگ به کار گرفته شود. این ماده سبک وزن است و هیچ ماده شیمیایی در ساخت آن به کار گرفته نشده است بنابر این هیچ خطری ندارد.

ثبت رکورد جدید در رسانایی

یکی دیگر از ویژگی‌های جالب و جدید دیگر این ماده این است که می‌تواند به طور همزمان رسانای جریان الکتریسیته و یون‌ها باشد که این ماده را به یک رسانای ترکیبی تبدیل کرده است. این ماده در رسانایی جریان الکتریسیته و یون‌ها به طور همزمان رکورد جدیدی را در دنیا ثبت کرده است.

کریسپین، سرپرسن تیک نحقیقاتی اذعان می‌کند قطعا استفاده از چنین موادی در ساخت باتری‌هایی با ظرفیت بسیار بالا لازم و ضروری است. وی در ادامه افزود زمانی که این مواد را به طور دقیق بررسی کردیم دریافتیم که این ماده بهترین ترکیب برای رسانایی جریان الکتریسیته و یون‌ها است.

کریسپین اذعان کرد که توانایی این ماده در رسانایی برق و یون‌ها منحصر به فرد است. بنابر این اگر چه این ماده نمی‌تواند میزان بالایی از انرژی را ذخیره کند. اما تنها ماده‌ای است که در این مقیاس از قابلیت رسانایی جریان برق و یون‌ها به طور همزمان برخوردار است. کریسپین در ادامه اذعان می‌کند که قطعا این ماده از نظر میزان ذخیره سازی بهترین نیست اما باید میزان ذخیره سازی را تقویت کنیم که قدم بعدی تحقیق است.

هر تکه از کاغذ نیرو می‌تواند فقط در عرض چند ثانیه شارژ شود و این عمل می‌تواند برای هزاران بار تکرار شود. اعضای تیم تحقیقاتی پذیرفته‌اند که باید بیشتر روی این ماده کار کنند و شارژ این ماده به راحتی در مدت زمان کم تخلیه نمی‌شود بنابر این می‌تواند در ساخت باتری‌های پیشرفته‌تر نیز به کار گرفته شود.

این ماده همچنین می‌تواند در ساخت ابر خازن‌ها که برق‌ را به مدت کوتاهی ذخیره می‌کنند و آن را سریع تخلیه می‌کنند، نیز به کار گرفته شود.

تحقیقات پیش رو و موارد استفاده از این ماده در آینده

با توجه به سرعت بالای پیشرفت وسایل و کامپیوترهای پوشیدنی هنگامی که معایب این ابزار و وسایل مطرح می‌شود، فناوری باتری‌های فوق باریک می‌تواند به صورت گسترده در ساخت وسایل این چنینی به کار گرفته شود.

کریسپین اذغان می‌کند کاغذ نیرو می‌تواند به عنوان الکترود به منظور ذخیره سازی انرژی در ابر خازن‌ها به کار گرفته شود و در صورتی که ظرفیت آن‌ها تقویت شود می‌تواند به صورت بالقوه الکترودهای خوبی برای به کار گیری در ساخت باتری‌ها نیز باشد. وی افزود هدفی که ما در صدد دستیابی به آن هستیم، میزان بالای ذخیره سازی انرژی است که در دنیای امروز امری لازم و ضروری است.

در ساخت کاغذ نیرو از همان دستگاه‌هایی استفاده می‌شوند که در ساخت کاغذهای متداول مورد استفاده قرار می‌گیرند زیرا خصوصیات فیزیکی این ماده و همچنین ظاهر آن همانند کاغذ است. این ماده در ابتدا همانند خمیر معمولی کاغذ است که باید آب آن گرفته شود. کشور سوئد در صنعت کاغذ سازی پیشرفت زیادی کرده است و دومین کشور صادر کننده کاغذ، خمیر کاغذ و چوب و الوار است. صنعت کاغذ سازی این کشور در اروپا پس از فنلاند و آلمان در جایگاه سوم قرار دارد.

ماده‌ای همچون کاغذ نیرو که داری خاصیت ارتجاعی و انعطاف پذیری است و به راحتی شارژ می‌شود احتمالا در آینده برای ذخیره سازی انرژی‌های تجدید پذیر نیز به کار گرفته می‌شوند. مشکل ذخیره سازی انرژی هنگام شب یا ابری شدن هوا و یا انرژی باد هنگام توقف وزش باد مشکلی است که افراد همیشه با آن مواجه بوده‌اند و استفاده از مواد ارزان قیمت برای این منظور همیشه بیشترین توجه را به خود جلب کرده‌ است.

سخن آخر

ممکن است کاغذ نیرو هنوز در ابتدای خود باشد اما در آینده می‌تواند کاربردهای بسیار زیادی داشته باشد خصوصا در این زمان که روش‌های ارزان‌تر و مطمئن‌تر برای ذخیره سازی انرژی مورد توجه بسیاری از افراد است. اگر عملکرد کاغذ انرژی در ذخیره سازی انرژی بهبود یابد قطعا در آینده در وسایل بیشتری مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

منبع:  power-technology

 

0 پسندیده شده
احمدرضا فرهبد
از این نویسنده

بدون دیدگاه

جهت ارسال پیام و دیدگاه خود از طریق فرم زیر اقدام و موارد زیر را رعایت نمایید:
  • پر کردن موارد الزامی که با ستاره قرمز مشخص شده است اجباری است.
  • در صورتی که سوالی را در بخش دیدگاه مطرح کرده باشید در اولین فرصت به آن پاسخ داده خواهد شد.