استفاده از گرافن و آب برای ذخیره انرژی

[سمندون 19437]

با ترکیب دو ماده معمولی آب و گرافیت می‌توان یک سامانه ذخیره‌سازی انرژی تولید کرد که عملکرد آن قابل مقایسه با باتری‌های یون لیتیومی بوده، اما در عرض چند ثانیه شارژ شده و عمر تقریباً بی‌نهایتی دارد.

به گزارش سرویس علم و فن آوری پایگاه اطلاع رسانی صبا به نقل از نانو، دکتر دان لی، استاد دانشکده مهندسی مواد دانشگاه موناش به همراه همکارانش روی ماده‌ای به‌نام گرافن کار کرده‌اند؛ این ماده می‌تواند مبنایی برای تولید نسل بعدی سامانه‌های بسیار سریع ذخیره انرژی باشد.

 

دکتر لی می‌گوید: «اگر بتوانیم این ماده را به‌درستی دستکاری کنیم، به‌طور مثال آیفون شما می‌تواند در عرض چند ثانیه و یا حتی کمتر شارژ شود».

گرافن از شکستن گرافیت به لایه‌هایی با ضخامت یک اتم تولید می‌شود؛ گرافیت ماده ارزان و فراوانی است که به‌طور معمول در ساخت مداد استفاده می‌‌شود. گرافن ویژگی‌های بسیار جالبی دارد. این ماده قوی و از نظر شیمیایی پایدار است، رسانایی الکتریکی بسیار بالایی داشته و همچنین از مساحت سطحی بسیار بالایی برخوردار است.

 

دکتر لی می‌گوید این ویژگی‌ها گرافن را به یک ماده بسیار مناسب برای استفاده در ابزارهای ذخیره انرژی تبدیل می‌کند. او می‌افزاید: «دلیل اینکه از گرافن در همه جا استفاده نمی‌شود این است که زمانی که ورقه‌های بسیار نازک این ماده در یک ساختار بزرگ کنار یکدیگر قرار می‌گیرند، به‌هم پیوند یافته و دوباره گرافیت را تشکیل می‌دهند. زمانی که گرافن انباشته می‌شود، بخش اعظم مساحت سطحی آن از بین رفته و دیگر مثل گرافن رفتار نمی‌کند».

 

حال دکتر لی و همکارانش کلید حفظ ویژگی‌های اعجاب‌انگیز ورقه‌های مجزای گرافنی را یافته‌اند: آب. خیس نگهداشتن گرافن (به شکل ژل) یک نیروی دافعه میان ورقه‌های منفرد ایجاد کرده و با جلوگیری از اتصال دوباره این ورقه‌ها به یکدیگر، امکان استفاده از این ماده را در کاربردهای واقعی ایجاد می‌کند.

 

دکتر لی توضیح می‌دهد: «این روش بسیار ساده است و افزایش مقیاس آن به‌راحتی صورت می‌پذیرد. زمانی که این روش را کشف کردیم، به نظر غیرقابل باور می‌رسید. ما از دو ماده ارزان و پایه‌ای (آب و گرافیت) استفاده کرده و نانوماده‌ای با ویژگی‌های بسیار جذاب ایجاد کرده‌ایم».

 

کارایی ژل گرافنی در ابزارهای ذخیره انرژی هم از نظر میزان بار قابل ذخیره‌سازی و هم از نظر زمان رهایش این بار بسیار بهتر از فناوری دیگرِ مبتنی بر کربن بود. بنابر گفته دکتر لی کاربرد این فناوری جدید محدود به قطعات الکترونیکی مصرفی نبوده و فراتر از آن است.