استفاده از ابر خازنها بجای باطری در ذخیره برق

محققان دانشگاه اورلئان و مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه برای نخستین بار با استفاده از روشی ابداعی، نوعی بازآرایی مولکولی در ابر خازن‌ها کشف کرده‌اند که ابزار جدیدی را برای بهینه سازی و بهبود خازن‌ها در اختیار دانشمندان قرار خواهد داد.
 
به گزارش سرویس علمی خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا) منطقه اصفهان و به نقل از پایگاه خبری Sciencedaily، ابرخازن‌ها دستگاه‌های ذخیره کننده الکتریسیته هستند که کاملا با باطری‌ها تفاوت دارند. بر خلاف باطری‌ها، ابر خازن‌ها بسیار سریع تر شارژ می‌شوند (معمولا در چند ثانیه) و به علت شارژ و تخلیه مکرر، از نظر خورگی نیز آسیب نمی‌بینند.
 
از سویی دیگر در مقایسه یک ابر خازن و باطری هم اندازه باید گفت که گرچه ابر خازن‌ها  انرژی بیشتری را ارایه می‌دهند، اما نمی‌توانند مانند باطری‌ها انرژی الکتریسیته زیادی را ذخیره کنند.

ابر خازن‌ها برای بازیابی انرژی ترمز در بسیاری از وسایل نقلیه (خودرو، اتوبوس، قطار) مورد استفاده قرار می‌گیرند. یک ابر خازن، انرژی الکتریسیته را طی بر هم کنش بین الکترودهای کربنی نانو متخلخل و یون‌ها که بارهای الکتریکی مثبت و منفی را در مایعی به نام الکترولیت حمل می‌کنند، ذخیره می‌کنند.

در زمان شارژ، آنیون‌ها (یون‌های باردار منفی) با کاتیون‌ها (یون‌های باردار مثبت) در الکترود منفی جایگزین می‌شوند و بالعکس. هرچه این تبادل بیشتر باشد و هرچه مساحت سطح کربن بالاتر باشد، ظرفیت ابر خازن هم افزایش می‌یابد.

محققان با استفاده از طیف سنجی تشدید مغناطیسی هسته (NMR) موفق شدند تا برای نخستین بار، کمیت نسبی که طی آن تبادل‌های باری موجود بین دو ابر خازن با کربن‌های تجاری رایج صورت می‌گیرد، تعیین کنند.
 
پژوهشگران با مقایسه دو ماده کربنی نانو متخلخل توانستند نشان دهند ابرخازن‌های دارای کربن که بیشترین ساختار بی نظم را دارند، ظرفیت الکتریکی بیشتر و تحمل ولتاژ بالایی را از خود نشان می‌دهند.

این امر می‌تواند به علت توزیع شارژ الکتریکی بهتر به محض تماس با مولکول‌های الکترولیت باشد.

نتایج این تحقیق به طور آنلاین در مجله "Nature Material" منتشر شده است.