من أجل توفير المال والطاقة، يقوم الكثير من الناس اليوم بشراء السيارات الكهربائية الهجينة أو تركيب الألواح الشمسية على أسطح منازلهم. ومع ذلك، هناك خلل في كلا النظامين - التكنولوجيا المستخدمة لتخزين الطاقة والطاقة الكهربائية ليست فعالة بما فيه الكفاية. ويسعى باحثون من جامعة ميريلاند إلى حل المشكلة باستخدام تقنية النانو
طور باحثون من مركز ميريلاند لتقنية النانو بجامعة ميريلاند نظامًا جديدًا لتخزين الطاقة الكهربائية يعتمد على مصادر الطاقة البديلة التي تكون في بعض الحالات أكثر كفاءة بعشر مرات من تلك الموجودة حاليًا في السوق.
من أجل توفير المال والطاقة، يقوم الكثير من الناس اليوم بشراء السيارات الكهربائية الهجينة أو تركيب الألواح الشمسية على أسطح منازلهم. ومع ذلك، هناك خلل في كلا النظامين - التكنولوجيا المستخدمة لتخزين الطاقة والطاقة الكهربائية ليست فعالة بما فيه الكفاية.
البطاريات المناسبة للمركبات لا تخزن في محتواها طاقة كافية للسفر لمسافات طويلة، وبالإضافة إلى ذلك - يستغرق شحنها ساعات ولا توفر طاقة كافية للتسارع. توفر المصادر المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح الطاقة لجزء من الوقت فقط، كما أن أجهزة تخزين الطاقة الناتجة عنها باهظة الثمن وغير فعالة بما فيه الكفاية.
طور باحثون من جامعة ميريلاند أنظمة جديدة لتخزين الطاقة الكهربائية التي تأتي من مصادر الطاقة البديلة، والتي تكون في بعض الحالات أكثر كفاءة بعشر مرات من تلك المتوفرة في السوق. ظهرت نتائج أبحاثهم مؤخرًا في مجلة Nature Nanotechnology.
"تشكل مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح احتياطي طاقة لا يمكن التنبؤ به وهو حساس للوقت من اليوم وفصول السنة، في حين يجب تحويل الطاقة الناتجة عنها وتخزينها كطاقة كهربائية حتى وقت الطلب عليها، "وقال غاري روبلوف، مدير مركز تكنولوجيا النانو في جامعة ميريلاند.
"الأجهزة الشائعة لتخزين ونقل الطاقة الكهربائية - البطاريات والمكثفات - غير قادرة على توفير المزيج الضروري من كثافة الطاقة العالية والطاقة العالية والشحن السريع التي تعتبر كلها ضرورية لمتطلباتنا المستقبلية من الطاقة."
قام فريق البحث بتطوير طريقة لزيادة أداء أجهزة تخزين الطاقة الكهربائية بشكل ملحوظ. وباستخدام عملية جديدة مهمة لتكنولوجيا النانو، صنعوا الملايين من الهياكل النانوية المتطابقة بأشكال مناسبة للنقل السريع لطاقة الإلكترون من وإلى الأسطح الواسعة جدًا حيث يتم ترسبها. وبطبيعة الحال، تتصرف المواد المختلفة وفقا للقوانين الفيزيائية للطبيعة. استفاد الباحثون من مزيج نادر من هذه السلوكيات، المعروفة باسم التجميع الذاتي، والتفاعل المحدود ذاتيًا، والاصطفاف الذاتي، لبناء الملايين، وفي الواقع، هياكل نانوية لا حصر لها وصغيرة ومتطابقة تقريبًا قادرة على الامتصاص والتخزين والنقل. طاقة كهربائية.
"تستخدم هذه الأجهزة مجموعات فريدة من المواد والعمليات وهياكل البناء لتحسين كل من الطاقة وكثافة الطاقة - وهي مجموعات، مجتمعة، تحمل وعدًا حقيقيًا لإنشاء الجيل التالي من التكنولوجيا التطبيقية، ومن المأمول أن يتم إنشاء جيل جديد من التكنولوجيا التطبيقية حولها. مجال الاقتصاد التكنولوجي "، يضيف الباحث الرئيسي.
"إن الغرض الرئيسي من نظام تخزين الطاقة الكهربائية هو تحقيق طاقة عالية وكثافة طاقة عالية في وقت واحد للسماح للأجهزة بتخزين كميات كبيرة من الطاقة ونقلها بقوة كبيرة وشحنها بسرعة".
تنقسم أجهزة تخزين الطاقة الكهربائية إلى ثلاث فئات مختلفة. تخزن البطاريات، وخاصة بطاريات الليثيوم أيون، كميات كبيرة من الطاقة ولكنها غير قادرة على توفير طاقة عالية أو شحن سريع. كما توفر المكثفات الكهروكيميائية، القائمة على الظواهر الكهروكيميائية، طاقة عالية على حساب كثافة الطاقة المنخفضة. وعلى العكس من ذلك فإن المكثفات الكهروستاتيكية تعتمد على الوسائل الفيزيائية فقط، حيث يتم تخزين الشحنة الكهربائية على مساحة موصلين. وهذا يتيح لهم توفير طاقة عالية وشحن سريع ولكن على حساب كثافة طاقة منخفضة.
الأجهزة الجديدة لفريق البحث عبارة عن جسيمات نانوية إلكتروستاتيكية تزيد بشكل كبير من كثافة تخزين الطاقة لهذه الأجهزة - بعامل عشرة مقارنة بالأجهزة التجارية الحالية - دون التضحية بالطاقة العالية التي توفرها عادةً. يؤدي هذا التقدم إلى رفع الأجهزة الكهروستاتيكية إلى مستوى أداء تنافسي مع المكثفات الكهروكيميائية ويقدم مرشحًا جديدًا في مجال تخزين الطاقة الكهربائية من الجيل التالي.
أين ستظهر هذه الأجهزة النانوية؟ ويؤكد الباحثون أنهم يعملون على تطوير تقنية الإنتاج الضخم كطبقات من الأجهزة التي تشبه الألواح الرقيقة، التي تشبه الألواح الشمسية أو شاشات العرض الرقيقة في أجهزة الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون، والتي تباع جميعها بأسعار منخفضة. سيتم ربط العديد من لوحات تخزين الطاقة معًا في بطارية السيارة أو اللوحة الشمسية. ويتوقعون في المستقبل أن توفر تقنية النانو نفسها طرقًا جديدة لالتقاط الطاقة يمكن تضمينها في أجهزة التخزين التجارية.
وجاء هذا التقدم بعد وقت قصير من إنجاز آخر وهو التحسن الكبير في أداء المكثفات الكهروكيميائية التي تسمى "المكثفات الفائقة" التي صنعتها نفس المجموعة ونشرت مؤخرا في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية، وتبذل الجهود لتحقيق تقدم مماثل في مجال الطاقة. كثافة بطاريات الليثيوم أيون، ولكن بكثافة طاقة أعلى.
يقول الباحث الرئيسي: "إن نجاحات جامعة ميريلاند تعتمد على تعاون الخبراء القادمين من مجموعة واسعة من مجالات علم النانو وتكنولوجيا النانو مع العلماء الذين هم بالفعل في مركز أبحاث الطاقة".
الخبر من الجامعة
تعليقات 12
الكهرباء التي يتم إنتاجها من مجمعات الطاقة الشمسية الموجودة على سطح المنزل ولا يتم استخدامها على الفور، لا يتم تخزينها، بل يتم تحويلها مباشرة إلى شركة الكهرباء التي تدفع ثمنها. تصحيح لي إذا كنت مخطئا.
للعيش في سوق شواحن بطاريات AA بقدرة 2 أمبير خلال 10 دقائق يتم شحن البطارية سوف يهمك
لدي فقط المطالبة.
صحيح أنه من خلال متابعة المقالات العلمية، من الممكن دائمًا الاعتقاد بأننا قد تقدمنا بالفعل بعشرين عامًا. كل يوم تظهر تكنولوجيا ثورية جديدة لتخزين الطاقة، لكن من الناحية العملية لم أر تقنية واحدة تغلغلت قليلاً إلى ما هو أبعد من المقالات. لا أعرف عنك، لكني لا أزال أشحن البطاريات الرديئة التي أملكها والتي لا توفر أي طاقة لمدة 20 ساعات. 🙁 عطلة سعيدة
ما الفرق بين ذلك وبين ما نشره معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مؤخرا عن تقصير مدة الشحن 20 مرة عما هو متوفر في بطاريات الليثيوم أيون عن طريق تكوين قاعدة من مادة كيميائية تجعل الإلكترونات الأيونية تسرع عملها في طريقة الشحن يرجى التوضيح لي
لدي أيضا نقطة.
كما تعلم، قمت بالفعل بإذابة الهيدروجين في مرآبي. شيء جميل، أقول لك.
؟؟؟؟
إلى هذه النقطة: الحق. أذهب خلفها. الشعب معك
الاندماج النووي هو الحل الوحيد لجميع مشاكل الطاقة
وهذا في الحقيقة ليس جديدا في رأيي.
أليست هذه هي نفس التكنولوجيا الموجودة في eestor؟
واو، اختراق حقيقي.
إلى كل من لم يقرأ المقال بعد أنصح به بشدة، حتى لو كان الموضوع لا يهمك فلابد أن تعرف عنه فهو رائع.