به نقل از «آنا»

افزایش چگالی انرژی خازن‌های دی الکتریک با فناوری نانو

تاریخ انتشار: ۱۶ تیر ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۸۱۵۷۲۳۹

به گزارش خبرنگار خبرگزاری علم و فناوری آنا، یک تیم تحقیقاتی به رهبری دانشگاه ناگویا (Nagoya University) در ژاپن، با همکاری موسسه ملی علوم مواد (NIMS, National Institute for Materials Science)، از فناوری نانوصفحه برای توسعه یک خازن دی‌الکتریک با بالاترین عملکرد ذخیره‌سازی انرژی استفاده کردند.

فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی مقرون‌به‌صرفه و انعطاف‌پذیر برای استفاده مؤثر از انرژی‌های تجدیدپذیر حیاتی هستند و باعث می‌شوند که انرژی پاک کاربرد‌های جدید و گسترده‌ای داشته باشد.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

فناوری ذخیره‌سازی انرژی فعلی، مانند باتری‌های لیتیوم یونی، با چالش‌هایی مانند زمان شارژ طولانی، تخریب الکترولیت، طول عمر و حتی احتراق ناخواسته مواجه است.

یکی از جایگزین‌های امیدوارکننده، خازن‌های ذخیره‌سازی انرژی دی‌الکتریک است که مزایای زیادی مانند زمان شارژ کوتاه در حد چند ثانیه، عمر طولانی و چگالی توان بالا دارد. بنابراین، آن‌ها می‌توانند به دستگاه‌های ذخیره انرژی مناسب و ایمن تبدیل شوند. با این حال، خازن‌های دی الکتریک فعلی، چگالی انرژی بسیار کمتری در مقایسه با سایر دستگاه‌های ذخیره انرژی، مانند باتری‌ها و ابرخازن‌ها دارند.

مقدار انرژی الکتریکی که یک خازن دی الکتریک می‌تواند ذخیره کند بستگی به میزان قطبش آن (جدایی بار‌های الکتریکی در مواد عایق) دارد. بنابراین، راه حل دستیابی به چگالی انرژی بالا، استفاده از میدان الکتریکی یک ماده ثابت دی الکتریک بالا است. با این حال، موادی که مقدار میدان الکتریکی بالا را می‌توانند تحمل کنند، محدود هستند.

برای حل این مشکل، محققان از لایه‌های نانوصفحه ساخته شده از کلسیم، سدیم، نیوبیم و اکسیژن با ساختار کریستالی پروسکایت استفاده کردند. نانوصفحه استحکام دی الکتریک فوق العاده بالایی دارد، حتی در حالت تک لایه، که از مواد دی الکتریک معمولی بیشتر است. خازن‌های نانوصفحه‌ای چندلایه چگالی انرژی فوق‌العاده بالا، راندمان بالا، قابلیت اطمینان عالی دارند که پایداری دما را نیز نشان می‌دهند. فناوری نانوصفحه، چگالی انرژی خازن‌های دی الکتریک را افزایش می‌دهد.

پروفسور مینورو اوسادا (Minoru Osada) در موسسه مواد و سیستم‌های پایداری (IMaSS, Materials and Systems for Sustainability)، دانشگاه ناگویا (Nagoya University) توضیح می‌دهد: «ساختار پروسکایت به عنوان بهترین ساختار برای فروالکتریک شناخته می‌شود، زیرا دارای خواص دی الکتریک عالی مانند قطبش بالا است. ما دریافتیم که با استفاده از این ویژگی، میدان الکتریکی بالا می‌تواند روی مواد دی الکتریک با قطبش بالا اعمال شود و بدون اتلاف به انرژی الکترواستاتیک تبدیل شود و به بالاترین چگالی انرژی که تاکنون ثبت شده است، دست یابد.»

یافته‌های تیم تحقیقاتی تأیید می‌کند که چگالی انرژی خازن دی‌الکتریک نانوصفحه ۱ تا ۲ برابر افزایش یافته و در عین حال همان چگالی خروجی بالا را حفظ می‌کند. علاوه بر این، خازن‌های دی الکتریک مبتنی بر نانوصفحه به چگالی انرژی بالایی دست یافتند که پایداری خود را، حتی در دما‌ی  ۳۰۰ درجه سانتی گراد، در چرخه‌های متعدد حفظ می‌کنند.

اوسادا گفت: «این دستاورد دستورالعمل‌های طراحی جدیدی را برای توسعه خازن‌های دی‌الکتریک ارائه می‌دهد و انتظار می‌رود که برای دستگاه‌های ذخیره‌سازی انرژی، تمام حالت جامد که از ویژگی‌های نانوصفحه، مانند چگالی انرژی بالا، چگالی توان بالا، عمر طولانی و پایداری در دمای بالا، زمان شارژ کوتاه به اندازه کم بهره می‌برند، اعمال شود.»

وی افزود: «خازن‌های دی الکتریک دارای توانایی آزادسازی انرژی ذخیره شده در زمان بسیار کوتاه و ایجاد یک ولتاژ یا جریان پالسی شدید هستند. این ویژگی‌ها در بسیاری از برنامه‌های الکترونیکی، تخلیه پالسی و قدرت مفید دارند. علاوه بر وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی، آن‌ها همچنین در شتاب دهنده‌های پرقدرت و دستگاه‌های مایکروویو پرقدرت نیز مفید خواهند بود.»

انتهای پیام/

منبع: آنا

کلیدواژه: نانو الکتریکی فناوری انرژی ذخیره سازی انرژی چگالی انرژی

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت ana.press دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «آنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۸۱۵۷۲۳۹ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

مصرف بیش از حد ویتامین D این عوارض را دارد

برای رشد و تکامل عضلات وجود سطح کافی از ویتامین D اهمیت دارد. نبود مقادیر لازم از ویتامین D در بدن می‌تواند منجر به ضعیفی شود که فرد را مستعد ابتلا به بیماری، شکنندگی استخوان‌ها و سایر مشکلات جسمی دیگر می‌کند.

به گزارش روزنامه تایمزآو ایندیا، اما این پرسش مطرح است که وقتی سطح ویتامین D در بدن از میزان طبیعی خود فراتر رود چه اتفاقی می‌افتد؟

افزایش سطح کلسیم خون: از آنجایی‌که ویتامین D نقش کلیدی در جذب کلسیم دارد، سطح بالای این ویتامین به طور خودکار منجر به افزایش سطح کلسیم در بدن می‌شود. سطح بالای کلسیم با علائمی مانند ناراحتی گوارشی مانند حالت تهوع، یبوست و درد معده نشان داده می‌شود. سرگیجه، توهم، بی اشتهایی، سنگ کلیه، فشار خون بالا، کم آبی بدن و ناهنجاری‌های قلبی از دیگر علائم بالا بودن سطح کلسیم به حساب می‌آیند.

تغییر وضعیت روانی: از آنجایی‌که بالا بودن سطح کلسیم پیامد مستقیم وجود سطح بالایی از ویتامین D است، می‌تواند به تغییر وضعیت ذهنی و روانی منجر شود که با حالت گیجی، روان پریشی و افسردگی خود را نشان می‌دهد.

مشکلات کلیوی: مسمومیت با ویتامین D می‌تواند منجر به آسیب کلیه یا گاهی اوقات نارسایی آن شود. بالا رفتن سطح کلسیم ناشی از افزایش سطح ویتامین D منجر به از دست دادن آب بدن از طریق تکرر ادرار و انباشت کلسیم در کلیه‌ها می‌شود.

مشکلات گوارشی: علائمی مانند تهوع، استفراغ، یبوست، اسهال و کم اشتهایی همگی از پیامد‌های افزایش سطح کلسیم خون هستند و این علائم ممکن است از فردی به فرد دیگر متفاوت باشد. داشتن علائم گوارشی نشانه مسمومیت احتمالی ویتامین D است.