Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 26 °C
Gök Gürültülü

Çığır Açan Sürdürülebilir, Güçlü Bir Mikro Süper Kapasitör Ufukta Olabilir Demektir

19.03.2021
107
Çığır Açan Sürdürülebilir, Güçlü Bir Mikro Süper Kapasitör Ufukta Olabilir Demektir

Penn State ve Çin Elektronik Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden araştırmacıların uluslararası işbirliği sayesinde, sürdürülebilir, güçlü bir mikro-süper kapasitör ufukta görünebilir. Şimdiye kadar, yüksek kapasiteli, hızlı şarj olan enerji depolama cihazları, elektrotlarının bileşimi – şarj etme ve enerji dağıtımı sırasında elektron akışını yönetmekten sorumlu bağlantılar ile sınırlıydı. Şimdi araştırmacılar, geri dönüştürülebilirliği ve düşük maliyeti korurken bağlantıyı iyileştirmek için daha iyi bir malzeme geliştirdiler.

“Süper kapasitör, tipik pilin aksine hızlı şarj oranına sahip çok güçlü, enerji yoğun bir cihaz – ancak onu daha güçlü, daha hızlı ve gerçekten yüksek bir tutma döngüsüyle yapabilir miyiz?” Penn State Mühendislik Bilimi ve Mekanik Bölümünde Dorothy Quiggle Kariyer Geliştirme Profesörü olan Huanyu “Larry” Cheng’in laboratuvarında araştırma yapan muhabir yazar ve doktora öğrencisi Jia Zhu’ya sordu.

Zhu, Cheng’in akıl hocalığı altında, hayati belirtileri ve daha fazlasını izlemek için küçük, giyilebilir sensörler üzerindeki araştırmalarında kullandıkları mikro-süper kapasitördeki bağlantıları keşfetmek için çalıştı. Enerji yüklerini hızlı bir şekilde aktarmak için teorik olarak yüksek bir kapasiteye sahip, bol ve ucuz bir malzeme olan kobalt oksit, tipik olarak elektrotları oluşturur. Bununla birlikte, bir elektrot yapmak için kobalt oksit ile karışan malzemeler zayıf tepki verebilir ve teorik olarak mümkün olandan çok daha düşük bir enerji kapasitesi ile sonuçlanabilir.

Araştırmacılar, doping olarak da adlandırılan başka bir materyalin eklenmesinin, negatif etkileri en aza indirirken veya tamamen ortadan kaldırırken fazladan elektronlar sağlayarak kobalt oksidin istenen özelliklerini yükseltip yükseltemeyeceğini görmek için bir atom kütüphanesinden materyal simülasyonları yaptılar. Kobalt oksit ile nasıl etkileşime gireceklerini görmek için çeşitli malzeme türlerini ve seviyelerini modellediler.

Zhu, “Olası malzemeleri taradık, ancak işe yarayabilecek pek çok şeyin çok pahalı veya zehirli olduğunu gördük, bu yüzden teneke seçtik” dedi. “Kalay, düşük bir maliyetle yaygın olarak bulunabiliyor ve çevreye zararlı değil.”

Simülasyonlarda, araştırmacılar, kobaltın bir kısmını kalay için kısmen ikame ederek ve malzemeyi ticari olarak temin edilebilen bir grafen film – tekatom elektronik malzemeleri özelliklerini değiştirmeden destekleyen kalın malzeme – düşük maliyetli, geliştirmesi kolay elektrot dedikleri şeyi imal edebilirler.

Simülasyonlar tamamlandıktan sonra, Çin’deki ekip simülasyonun gerçekleştirilip gerçekleştirilemeyeceğini görmek için deneyler yaptı.

Zhu, “Deneysel sonuçlar, kobalt oksit yapısının kısmen kalay ile ikame edildikten sonra önemli ölçüde artan iletkenliğini doğruladı” dedi. “Geliştirilen cihazın yeni nesil enerji depolama cihazı olarak umut verici pratik uygulamalara sahip olması bekleniyor.”

Daha sonra Zhu ve Cheng, kolay ve hızlı iletkenlik sağlamak için esnek bir kapasitör üretmek için kendi grafen film versiyonlarını (malzemeyi kısmen kesip sonra lazerlerle kırarak oluşturulan gözenekli bir köpük) kullanmayı planlıyor.

Cheng, “Süper kapasitör önemli bir bileşendir, ancak aynı zamanda hem bir enerji toplayıcı hem de bir sensör olarak hizmet etmek için diğer mekanizmalarla birleştirmekle ilgileniyoruz,” dedi. “Amacımız, gücünü basit, kendi kendine çalışan bir cihaza birçok işlevi yerleştirmek.”

Referans: “Spinel Co’nun önemli ölçüde geliştirilmiş iletkenliği3THE4 Yunjian Chen, Jia Zhu, Ni Wang, Huanyu Cheng, Xianzhong Tang, Sridhar Komarneni ve Wencheng Hu, 8 Şubat 2021, Journal of Materials Chemistry A.
DOI: 10.1039 / D0TA12095B

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.