تقلید از مارمولک برای ساخت ابرخازن قوی

خبرگزاری برنا؛ ابرخازن‌ها دستگاه‌های ذخیره‌سازی انرژی هستند که باتری‌های قابل شارژ را تکمیل می‌کنند و حتی می‌توانند تا حدی جایگزین آن‌ها باشند. ابرخازن‌های فعلی چگالی انرژی کافی ندارند، بنابراین به اندازه کافی دوام ندارند. ایده ساختن یک ابرخازن با الکترود تنفس‌پذیر بسیار عالی است.

تیمی به سرپرستی لانگ چن، چنگ لیان، شیانگوین گائو و چونژونگ لی در دانشگاه علوم و فناوری شرق چین (شانگهای) و دانشگاه آکسفورد روی توسعه این فناوری کار می‌کنند تا الکترودهایی بسازند که توانایی تنفس دارند.

الهام آن‌ها از یک مارمولک کوچک بود. مارمولک‌های آنولیس روی زمین زندگی می‌کنند اما می توانند هنگام غواصی در جستجوی غذا، در زیر آب نفس بکشند. برای انجام این کار، آن‌ها یک حباب هوا را به همراه خود زیر آب می‌آورند که به یک لایه قابل تنفس روی سر آن‌ها وصل شده است. در زیر آب، آن‌ها بارها و بارها در این حباب نفس می‌کشند.

الکترود تازه توسعه یافته این گروه از مواد کربن متخلخل (مطلوب‌ترین نانولوله‌های کربنی چند دیوار با حفره‌ای با قطر حدود ۳ نانومتر) می‌توانند در هنگام غوطه‌ور شدن در محلول نمک به‌عنوان الکترولیت، یک لایه گاز را در اطراف خود نگه دارند. گاز مورد استفاده هوا نیست، کلر است.

در حین شارژ و تخلیه، این الکترود علاوه بر جداسازی بار معمول برای ابرخازن، یک واکنش ردوکس نیز انجام می‌دهد. پس از شارژ، الکترود الکترون‌ها را به گاز کلر منتقل می‌کند و کلر را به یون‌های کلرید احیاء می‌کند، که به محلول می‌روند. این کار برای الکترود نوعی بازدم محسوب می‌شود. پس از تخلیه، یون‌های کلرید به کلر اکسید می‌شوند، که گاز را به منافذ الکترود باز می‌گرداند این کار به نوعی استنشاق الکترود  محسوب می‌شود.

با استفاده از انواع روش‌های تحلیلی، این تیم نشان داد که هیچ گاز کلری از الکترود فرار نمی‌کند. احیاء/اکسیداسیون و انتقال سریع جرم در لایه نازک گاز به طور چشمگیری باعث افزایش چگالی انرژی ابرخازن می‌شود و در عین حال چگالی قدرت بسیار بالایی را حفظ می‌کند. این ظرفیت حتی پس از هزاران چرخه در همان سطح بالا باقی می‌ماند.

انتهای پیام/