(أخبار نانويرك): عززت مجموعة أبحاث البروفيسور وانغ تشينيانغ من معاهد Hefei للعلوم الفيزيائية (HFIPS) التابعة للأكاديمية الصينية للعلوم (CAS) سعة تخزين الطاقة لمكثفات الجرافين “الفائقة”* عن طريق التسخين الشمسي.
تم نشر نتائج البحث ذات الصلة في “Journal of Materials Chemistry” بعنوان (“تحسين قدرة تخزين الطاقة لمكثفات الجرافين الفائقة عن طريق التسخين الشمسي”)**.
في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة، يؤدي الانتشار المعوق لأيونات الإلكتروليت إلى تقييد الأداء الكهروكيميائي للمكثفات الفائقة بشكل خطير. ومن المتوقع أن توفر مواد الأقطاب ذات الخصائص الحرارية الشمسية استراتيجية جديدة لحل هذه المشكلة. ومع ذلك، لا تزل هناك تحديات لتطوير مواد قطبية ذات خصائص حرارية شمسية ممتازة وقدرة أكبر لتخزين الطاقة.
في هذا البحث، أعد الباحثون أفلام الجرافين ذات الهياكل المسامية ثلاثية الأبعاد باستخدام تقنية الحث بالليزر. قاموا بتركيب “البوليبيرول”*** بشكل موحد في شبكة الجرافين عن طريق النبض الكهربائي. تم الحصول على الأقطاب الكهربائية المركبة من الجرافين / البوليبيرول، وعلى هذا تم بناء نوع جديد من المكثفات الفائقة المحسنة حراريًا بالطاقة الشمسية.
هذا المكثف الفائق له العديد من المزايا. عندما تنخفض درجة الحرارة إلى -30 درجة مئوية، فإن الأداء الكهروكيميائي للمكثف الفائق، التي عادة ما تتدهور بشدة حيث يمكن تحسينها بسرعة إلى درجة حرارة الغرفة تحت الإشعاع الشمسي بكثافة ضوئية تبلغ 1.0 كيلو واط متر -2. بينما عند درجة حرارة الغرفة (15 درجة مئوية)، زادت درجة حرارة سطح الأجهزة بمقدار 45 درجة مئوية تحت الإشعاع الشمسي عند شدة الضوء 1.0 كيلوواط متر -2.
قال الدكتور لي نيان، عضو في الفريق: بعد رفع درجة حرارة الأقطاب الكهربائية، أدى هيكل المسام المحسن وزيادة معدل انتشار أيون الإلكتروليت إلى زيادة سعة تخزين الطاقة بمقدار 4.8 مرة. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن الإلكتروليت الصلب محمي جيدًا، فإن معدل الاحتفاظ بالسعة للمكثف الفائق لا يزال مرتفعاً بنسبة 85.8٪ بعد 10000 مرة من الشحن والتفريغ.
يوفر هذا العمل حلولًا جديدة لحل مشكلة درجات الحرارة المنخفضة للمكثفات الفائقة وتطوير أجهزة ذات كثافة طاقة عالية.
المصدر: الأكاديمية الصينية للعلوم – الترجمة: موقع نادي نانو
الهوامش:
*Supercapacitors: يمكن أن تخزن طاقة أكثر بكثير من المكثفات العادية – الأجهزة الإلكترونية السلبية التي تخزن الطاقة الكهربائية في مجال كهربائي
**Enhancing the energy storage capacity of graphene supercapacitors via solar heating
***بوليبيرول ( PPy ) هو بوليمر عضوي يتم الحصول عليه عن طريق البلمرة المؤكسدة للبيرول. وهي مادة صلبة بالصيغة تستخدم في الإلكترونيات والمجالات البصرية والبيولوجية والطبية.
