انقلاب در ذخیره انرژی؛ ابرخازن گرافنی آینده خودروهای برقی را تغییر میدهد
پیشرفتهای علمی در حوزه ذخیرهسازی انرژی نقش تعیینکنندهای در آینده خودروهای برقی (EV)، لوازم خانگی هوشمند و فناوریهای قابلحمل دارند. یکی از مهمترین چالشهای این حوزه، محدودیت باتریهای لیتیومی در سرعت شارژ، طول عمر و ایمنی است. اکنون پژوهشگران با دستیابی به یک دستاورد مهم در ساخت ابرخازنهای گرافنی، راهحلی نوین برای این چالشها ارائه دادهاند که میتواند انقلابی در صنعت انرژی ایجاد کند.
بر اساس گزارشی که وبسایت Live Science منتشر کرده، محققان موفق شدهاند نوعی ابرخازن مبتنی بر گرافن توسعه دهند که دارای چگالی انرژی بالاتر، شارژ بسیار سریعتر و دوام بیشتر نسبت به نمونههای قبلی است. ابرخازنها برخلاف باتریهای معمولی، انرژی را بهصورت الکترواستاتیکی ذخیره میکنند و همین موضوع باعث میشود در عرض چند ثانیه شارژ شوند و میلیونها چرخه شارژ–دشارژ را بدون افت قابلتوجه تحمل کنند.
گرافن، مادهای دوبعدی متشکل از اتمهای کربن، بهدلیل رسانایی الکتریکی بسیار بالا، وزن کم و استحکام فوقالعاده، به گزینهای ایدهآل برای استفاده در سیستمهای ذخیرهسازی انرژی تبدیل شده است. اما تاکنون، یکی از محدودیتهای اصلی ابرخازنهای گرافنی، چگالی انرژی پایینتر نسبت به باتریها بوده است. پیشرفت اخیر دقیقاً همین مانع را هدف قرار داده و توانسته فاصله میان باتری و ابرخازن را به شکل محسوسی کاهش دهد.
پژوهشگران در این پروژه با اصلاح ساختار داخلی الکترودهای گرافنی و بهینهسازی معماری نانومقیاس آنها موفق شدند سطح فعال مؤثر را افزایش دهند. این کار باعث میشود یونها با سرعت و بازده بالاتری جابهجا شوند و در نتیجه، میزان انرژی ذخیرهشده در حجم مشابه افزایش پیدا کند. به بیان ساده، این فناوری جدید میتواند انرژی بیشتر را در زمان کوتاهتر و با عمر طولانیتر ذخیره کند.
تأثیر این پیشرفت برای خودروهای برقی بسیار قابل توجه است. استفاده از ابرخازنهای پیشرفته میتواند مشکل زمان طولانی شارژ خودروها را تا حد زیادی برطرف کند. همچنین این فناوری در کنار باتریهای لیتیومی میتواند فشار وارد بر باتری را کاهش داده و عمر کلی سیستم ذخیره انرژی خودرو را افزایش دهد. در آینده، حتی امکان ساخت خودروهایی با شارژ چند دقیقهای نیز دور از ذهن نخواهد بود.
علاوه بر صنعت حملونقل، لوازم خانگی هوشمند، ابزارهای الکترونیکی مصرفی، شبکههای برق و سیستمهای انرژی تجدیدپذیر نیز از این فناوری منتفع خواهند شد. ابرخازنهای گرافنی میتوانند نقش مهمی در ذخیره انرژی حاصل از خورشید و باد و آزادسازی سریع آن در زمان نیاز ایفا کنند. این ویژگی برای پایداری شبکه برق و کاهش اتلاف انرژی حیاتی است.
اگرچه این فناوری هنوز در مرحله تحقیقاتی قرار دارد و نیازمند توسعه صنعتی و کاهش هزینه تولید است، اما کارشناسان معتقدند که این دستاورد میتواند نقطه عطفی در گذار از باتریهای سنتی به سیستمهای ذخیرهسازی سریع، ایمن و بادوام باشد. ابرخازنهای گرافنی اکنون بیش از هر زمان دیگری به استفاده تجاری نزدیک شدهاند و آیندهای متفاوت برای انرژی الکتریکی رقم خواهند زد.