سبک جدید ذخیره انرژی تنها با افزودن یک لایه آب به مواد

به گزارش کلیک ، محققان یافتند که با افزودن خودکار لایه های نازک آب در حد نانو به یک ماده می توان انرژی آن را ذخیره کرد و این انرژی را سریعتر از ماده ی بدون لایه های آب منتقل کرد، که این امر منجر به روش هایی جدید برای ساخت باتری های بهتر و وسایل الکتریکی بهبود یافته می شود.

این موضوع اثباتی برای فرضیه است، اما ایده استفاده از آب یا حلال های دیگر برای انتقال یون ها در یک ماده لایه ای بسیار جذاب است.

ایده اصلی آن است که با این روش می توان به ذخیره مقدار زیادی از انرژی در واحد حجم، انتشار سریع تر یون ها از میان مواد و انتقال شارژ سریع تری دست یافت.

گروه محققان در تحقیق خود دو ماده را با هم مقایسه کردند: اکسید تنگستن کریستالی، و ماده مشابه آن به شکل لایه ای که اکسید تنگستن کریستالی هیدرات نامیده می شود که می تواند با لایه های نازکی از آب کاملا مخلوط شود (که در تصویر زیر به صورت نوارهایی دیده می شود):

کار اصلی انتشار سریع یون ها در یک ساختار حالت جامد با استفاده از آب برای تسریع انتقال انرژی در میانه است، در حالی که هنوز توانایی ماده برای ذخیره هرچه بیشتر انرژی محفوظ است.

تحقیق در این زمینه شبه خازن نامیده می شود که دهه هاست در حال انجام است، اما اکنون با کمک پیشرفت هایی در علم مواد و روش های نانوساختاری محققان بهتر می توانند فرضیه هایشان را اکتشاف کنند.

هدف اکثر محققان در زمینه دخیره سازی انرژی ایجاد فناوری هایی برای داشتن باتری هایی با چگالی انرژی بالا و انرژی خازنی زیاد است.

چنین شبه خازن هایی که در بالا در مورد آن ها گفته شد به محققان این اجازه را می دهد که فناوری ها را توسعه دهند و خلاء را پر کنند.

محققان یافتند که هیدراته کردن ماده می تواند انرژی بیشتری را نسبت به اکسید تنگستن معمولی در خود ذخیره کند اما تنها زمانی که برای دوره های کوتاهی شارژ شود.

اکسید با لایه آب هنگامی که برای ۱۲ ثانیه شارژ شود انرژی بیشتری را در خود ذخیره می کند اما اکسید معمولی زمانی انرژی بیشتری ذخیره می کند که چرخه شارژ ۱۰ دقیقه طول بکشد، هرچند انرژی ذخیره شده با آب مناسب تر از ماده معمولی است زیرا انرژی کمتری با اتلاف گرما هدر می دهد.

محققان می گویند کار آن ها تنها کار آزمایشگاهی در این مرحله است، بنابراین ما احتمالا هنوز لایه های آبی در مقیاس نانو که در الکترونیک های شخصیمان جاسازی شده باشد را ندیده ایم.

اما با گذشت دوره طولانی، اکنون ما می دانیم که لایه های آب می توانند مزیت هایی در ذخیره انرژی و مکانیسم های انتقال داشته باشند، این بدان معناست که سازندگان در آینده می توانند از آن ها در ساخت انواع وسایل الکتریکی استفاده کنند.

اکنون هنوز اولین گام است اما بررسی در این زمینه در نهایت می تواند منجر به مزایایی مانند ساخت باتری های کوچکتر، ذخیره انرژی سریعتر برای شبکه های انرژی تجدیدپذیر، یا شتاب سریعتر در وسایل الکتریکی شود.

محققان اکنون در حال کار روی چگونگی تنظیم دقیق میان لایه ها هستند که امید است بتوانند درک خود از این مواد را توسعه بخشند و به نسل بعدی وسایل ذخیره انرژی نزدیک تر شوند.