استفاده از گرافن و آب براي ذخيره انرژي

[seyed mehdi hoseyni 27,119]

با ترکيب دو ماده معمولي آب و گرافيت مي‌توان يک سامانه ذخيره‌سازي انرژي توليد کرد که عملکرد آن قابل مقايسه با باتري‌هاي يون ليتيومي بوده، اما در عرض چند ثانيه شارژ شده و عمر تقريباً بي‌نهايتي دارد.

 

دکتر دان لي، استاد دانشکده مهندسي مواد دانشگاه موناش به همراه همکارانش روي ماده‌اي به‌نام گرافن کار کرده‌اند؛ اين ماده مي‌تواند مبنايي براي توليد نسل بعدي سامانه‌هاي بسيار سريع ذخيره انرژي باشد.

دکتر لي مي‌گويد: «اگر بتوانيم اين ماده را به‌درستي دستکاري کنيم، به‌طور مثال آيفون شما مي‌تواند در عرض چند ثانيه و يا حتي کمتر شارژ شود».

گرافن از شکستن گرافيت به لايه‌هايي با ضخامت يک اتم توليد مي‌شود؛ گرافيت ماده ارزان و فراواني است که به‌طور معمول در ساخت مداد استفاده مي‌‌شود. گرافن ويژگي‌هاي بسيار جالبي دارد. اين ماده قوي و از نظر شيميايي پايدار است، رسانايي الکتريکي بسيار بالايي داشته و همچنين از مساحت سطحي بسيار بالايي برخوردار است.

 

دکتر لي مي‌گويد اين ويژگي‌ها گرافن را به يک ماده بسيار مناسب براي استفاده در ابزارهاي ذخيره انرژي تبديل مي‌کند. او مي‌افزايد: «دليل اينکه از گرافن در همه جا استفاده نمي‌شود اين است که زماني که ورقه‌هاي بسيار نازک اين ماده در يک ساختار بزرگ کنار يکديگر قرار مي‌گيرند، به‌هم پيوند يافته و دوباره گرافيت را تشکيل مي‌دهند. زماني که گرافن انباشته مي‌شود، بخش اعظم مساحت سطحي آن از بين رفته و ديگر مثل گرافن رفتار نمي‌کند».

 

حال دکتر لي و همکارانش کليد حفظ ويژگي‌هاي اعجاب‌انگيز ورقه‌هاي مجزاي گرافني را يافته‌اند: آب. خيس نگهداشتن گرافن (به شکل ژل) يک نيروي دافعه ميان ورقه‌هاي منفرد ايجاد کرده و با جلوگيري از اتصال دوباره اين ورقه‌ها به يکديگر، امکان استفاده از اين ماده را در کاربردهاي واقعي ايجاد مي‌کند.

 

دکتر لي توضيح مي‌دهد: «اين روش بسيار ساده است و افزايش مقياس آن به‌راحتي صورت مي‌پذيرد. زماني که اين روش را کشف کرديم، به نظر غيرقابل باور مي‌رسيد. ما از دو ماده ارزان و پايه‌اي (آب و گرافيت) استفاده کرده و نانوماده‌اي با ويژگي‌هاي بسيار جذاب ايجاد کرده‌ايم».

 

کارايي ژل گرافني در ابزارهاي ذخيره انرژي هم از نظر ميزان بار قابل ذخيره‌سازي و هم از نظر زمان رهايش اين بار بسيار بهتر از فناوري ديگرِ مبتني بر کربن بود. بنابر گفته دکتر لي کاربرد اين فناوري جديد محدود به قطعات الکترونيکي مصرفي نبوده و فراتر از آن است.