عملکرد ابرخازن‌ها در خودرو‌های برقی با نانوکامپوزیت بهبود یافت

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان دانشگاه دونگوک ماده ترکیبی برای ساخت الکترود طراحی و سنتز کرده‌اند که عملکرد ابرخازن‌ها را برای استفاده در وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی (HEVs) به طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهد.

این الکترود کامپوزیتی از نانومیله سلنید کبالت وچند وجهی سلنید مس روی اکسید گرافن (CCS@GO) تشکیل شده است که خواص الکتروشیمیایی بی سابقه‌ای را ارائه می‌دهد. محققان امکان ساخت سازگار با محیط زیست و مقرون به صرفه این کامپوزیت را نشان دادند، که برای بهبود ذخیره‌سازی و نگهداری بار، افزایش انرژی و چگالی بار در ابرخازن‌ها قابل استفاده هستند. ویژگی‌های بهبود یافته ابرخازن به مورفولوژی منحصر به فرد مواد الکترود نسبت داده می‌شود.

دستگاه‌های الکترونیکی نسل بعدی و وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی (HEVs) برای عملکرد خوب به دستگاه‌های ذخیره انرژی با شارژ عالی نیاز دارند. در حال حاضر، اکثر دستگاه‌های ذخیره بار از الکترود‌های سولفید فلزی معمولی یا ابرخازن مبتنی بر اکسید فلز ساخته می‌شوند. با این حال، هدایت الکتریکی ضعیف و چگالی انرژی کم، چالش‌های اصلی در استفاده از ابرخازن‌ها هستند که کاربرد تجاری آن‌ها را محدود می‌کنند.

در مقابل، سلنید‌های فلزات واسطه به دلیل خواص فیزیکوشیمیایی سودمند درونی خود از جمله پایداری شیمیایی بالا، شکاف باند باریک و الکترونگاتیوی کم که منجر به رسانایی بالای الکترون نسبت به سولفید‌ها و اکسید‌های فلزی می‌شود، چندین ویژگی الکتروشیمیایی پیشرفته ارائه می‌دهند.

پروفسور هیون سوک کیم از بخش ی الکترونیک و برق دانشگاه دونگوک سئول در کره جنوبی می‌گوید: «کامپوزیت تشکیل شده از ترکیب سلنید‌های فلزی و گرافن یک رویکرد جذاب برای تنظیم خواص الکترود‌ها برای کاربرد‌های الکتروشیمیایی است. بر اساس این ایده، ما یک الکترود ترکیبی جدید متشکل از نانومیله سلنید کبالت و چند وجهی سلنید مس روی اکسید گرافن (CCS@GO)، طراحی و ساخته‌ایم.»

پروفسور کیم و همکارانش، نشان دادند که الکترود کامپوزیتی حاصل فضای فراوانی را برای مهاجرت یون‌ها فراهم می‌کند و واکنش‌های ردوکس فارادایی سریع را امکان‌پذیر می‌نماید. این الکترود نانوکامپوزیتی منجر به عملکرد ذخیره‌سازی بالا در یک سلول الکتروشیمیایی می‌شود. این تیم ویژگی‌های الکتروشیمیایی پیشرفته را به مورفولوژی منحصر به فرد و سطح بالای مواد الکترود جدید نسبت دادند.

علاوه بر این، این تیم از روشی برای ساخت الکترود‌های جدید استفاده کردند که سازگار با محیط‌زیست، مقرون‌به‌صرفه و کارآمد است.