محققان موسسه علم و فناوری کره (KIST) با تولید ابرخازنهای فیبری مبتنی بر نانولولههای کربنی و پلیآنیلین، ظرفیت چگالی انرژی را بهبود بخشیدند. این ابرخازن پس از 100,000 نوبت شارژ همچنان عملکرد خود را حفظ میکند و قابلیت شارژ سریع خودروهای برقی و افزایش عمر مفید پهپادها را فراهم میآورد.
طبق گزارش ایتنا و به نقل از سایتکدیلی، این نوآوری به واسطه استفاده از ساختار فیبری پیشرفتهای متشکل از نانولولههای کربنی تکدیواره و پلیمر رسانای پلیآنیلین، موفق به رفع مشکلات اصلی ابرخازنهای فعلی شده است.
ابرخازنها نسبت به باتریهای معمولی سرعت شارژ بیشتری دارند و چگالی قدرت آنها بالاتر است. از آنجا که این ابرخازنها حتی پس از گذشت دهها هزار چرخه شارژ، افت عملکرد اندکی را تجربه میکنند، گزینهای مناسب برای استفاده در کاربردهای متفاوت به شمار میروند.
با این حال، چگالی انرژی پایین این ابرخازنها باعث محدودیت در دامنه عملکرد آنها در کاربردهایی چون خودروهای برقی و پهپادها میشود.
به نقل از محققان، آنها با پیوند شیمیایی نانولولههای کربنی تکدیواره – که دارای رسانایی فوقالعادهای هستند – و پلیآنیلین که به راحتی قابل پردازش است، ساختار فیبری پیچیدهای را در مقیاس نانو ایجاد کردهاند. این نوآوری به بهبود حرکت الکترونها و یونها کمک کرده و منجر به تولید ابرخازنی میشود که توانایی ذخیره و آزادسازی بیشتر انرژی را دارد.
این ابرخازن پس از گذراندن بیش از 100,000 چرخه شارژ و دشارژ به صورت پایدار عمل کرده و در شرایط ولتاژ بالا نیز عملکرد خوبی از خود نشان میدهد.
از ویژگیهای این ابرخازن میتوان به قابلیت دوام و کارایی آن اشاره کرد که امکان استفاده به عنوان جایگزین یا مکملی برای باتریهای موجود را فراهم میسازد. این فناوری در خودروهای برقی امکان شارژ سریعتر و عملکرد بهتری را نوید میدهد، همچنین در پهپادها و رباتها زمان عملیاتی طولانیتر و قابلیت اطمینان بالاتری را ارائه میدهد. فیبر کامپوزیتی نانولوله-پلیآنیلین به دلیل انعطافپذیری، قابلیت استفاده در دستگاههای پوشیدنی آینده را نیز دارد.
دکتر کو در پایان اظهار داشت: «این تکنولوژی با استفاده از نانولولههای کربنی تکدیواره و پلیمرهای رسانا، ناکارآمدیهای ابرخازنها را برطرف ساخته است. ما به توسعه و صنعتیسازی فیبرهای کربنی با قدرت فوقالعاده مبتنی بر نانولولهها ادامه خواهیم داد».