حلقه گمشده ذخیره انرژی پیدا شد
شارژ وسایل الکترونیکی تنها در 60 ثانیه!
بیست و یکم: دنیایی را تصور کنید که در آن می توانید باتری خالی شده لپ تاپ خودرا تنها در یک دقیقه شارژ کنید. به شارژ کامل یک وسیله نقلیه الکتریکی برای یک سفر جاده ای طولانی در مدت زمانی که برای خوردن یک میان وعده نیاز است، فکر کنید. ممکنست برای واقعی بودن زیادی خوب به نظر برسد، اما تحقیقات پیشرفته در دانشگاه کلرادو بولدر می تواند به تحقق شارژ آنی خودرو های الکترونیکی و الکتریکی کمک نماید.
به گزارش بیست و یکم به نقل از ایسنا، در مطالعه ای که بتازگی انتشار یافته است، مهندسان شیمی درک بسیار مهمی را در مورد نحوه حرکت ذرات حامله به نام یون بوسیله منافذ ریز درون یک ابرخازن که یک دستگاه ذخیره سازی انرژی با پتانسیل شارژ سریع تر نسبت به باتری های معمولی است، کشف کردند.
به نقل از اس اف، آنکور گوپتا(Ankur Gupta)، استادیار مهندسی شیمی و بیولوژیکی می گوید: جذابیت اصلی ابرخازن ها در سرعت آنها نهفته است. پس چگونه می توانیم شارژ و آزادسازی انرژی آنها را سریع تر کنیم؟ با حرکت کارآمدتر یون ها.
تیم گوپتا حرکت یون ها را بوسیله شبکه پیچیده ای از منافذ ریز به هم پیوسته تحلیل و بررسی کرد و نحوه جریان آنها را در عرض چند دقیقه در هزاران مسیر مدلسازی کرد. یافته های آنها یک قانون علمی را بهبود می بخشد که بیش از ۱۷۵ سال بر جریان های الکتریکی حاکم بوده است.
قانون مدار کیرشهوف که در کلاس های فیزیک دبیرستان تدریس می شود، جریان الکترون ها را در یک حلقه سیم کشی ساده توصیف می کند. با این وجود، گوپتا دریافت که یون ها، که از نظر فیزیکی بزرگ تر از الکترون ها هستند، در تقاطع حفره های کوچک در مقیاس نانو در مقایسه با الکترون ها به روشی متفاوت حرکت می کنند.
پژوهشگران توضیح می دهند که برخلاف الکترون ها، یون ها هم به سبب وجود میدان های الکتریکی و هم به سبب وجود پدیده انتشار حرکت می کنند. آنها تشخیص دادند که این حرکت در تقاطع منافذ با آن چه قانون کیرشهوف توصیف می کند متفاوت می باشد. در صورتیکه اصول کیرشهوف هنوز برای مدارهای الکترونیکی معمولی با جریان الکترونی معتبر است، مدل به روز شده گوپتا برای درک و بهینه سازی عملکرد ابرخازن ها و دیگر سیستم های ذخیره انرژی که با انتقال یون ها بوسیله مواد متخلخل کار می کنند، حیاتیست.
پژوهشگران خاطرنشان می کنند که مطالعات قبلی فقط حرکات یونی را که بوسیله یک منفذ مستقیم جریان می یابد، توصیف کرده اند. مطالعه جدید ثابت می کند که حرکت یون را می توان بوسیله شبکه پیچیده ای از هزاران منافذ به هم پیوسته در عرض چند دقیقه پیش بینی نمود. همه اینها می تواند منجر به پیشرفت های اساسی در طراحی شارژرها چه بزرگ و چه کوچک شود.
گوپتا می گوید: این یک گام بزرگ است. ما حلقه گم شده را پیدا کردیم.
ذخیره انرژی کارآمدتر می تواند به شبکه های برق کمک نماید تا نوسانات تقاضا را بهتر مدیریت کنند و به سرعت ذخایر را در دوره های اوج مصرف به کار گیرند و از اتلاف در زمان مصرف کم جلوگیری نمایند. همین طور می تواند وسایل نقلیه برقی را قادر سازد تا باتری های خودرا تقریباً به همان سرعتی که برای بنزین زدن توقف می کنند، شارژ کنند و مانع اصلی در تغییر از سوخت های فسیلی به برق را از بین ببرند.
منبع: بیست و یكم
این مطلب بیست و یکم را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب