ابرخازن‌های ذخیره انرژی در کشور بومی‌سازی شد

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو به نقل از مرکز ارتباطات و اطلاع رسانی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، اکنون مراکز صنعتی مختلف در دنیا برای پیشبرد اهداف خود نیازمند انرژی هستند. البته این عامل فاکتور اساسی در توسعه اقتصادی و اشتغال نیز محسوب می‌شود. به دلیل افزایش جمعیت جهانی و نیاز به منابع انرژی بیشتر، این نگرانی توسط جامعه جهانی مطرح شده است که در آینده با مشکل کمبود انرژی مواجه خواهیم بود؛ بنابراین در سال‌های اخیر توجه زیادی به انرژی‌های تجدیدپذیر همچون باد و خورشید شده است، اما عدم دسترس بودن همیشگی، یکی از مشکلات اساسی این منابع مطرح می‌شود.

پس محققان در دنیا به دنبال راهکار‌هایی برای تولید بیشتر انرژی و ذخیره سازی آن هستند. در ایران نیز با پشتیبانی صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران معاونت علمی محققان دانشگاه تربیت مدرس طرحی در این حوزه انجام شد.

تولید تجهیزاتی که به وسیله آن انرژی حاصل شده را ذخیره در مواقع لزوم استفاده کنیم در این طرح مورد بررسی قرار گرفت. مهمترین وسایل ذخیره انرژی باتری‌ها و ابرخازن‌ها هستند. توان پایین مسئله مهم در مورد باتری‌ها است که استفاده از آن‌ها را در تجهیزاتی که انرژی بالایی در زمان کوتاه لازم دارند، محدود می‌سازد. ابرخازن‌ها نیز با توجه به توان بالایی که دارند می‌توانند این مشکل را برطرف سازند، اما عیب عمده ابرخازن‌ها انرژی پایین آن‌ها است.

در حال حاضر عمده کار‌هایی که در زمینه ابرخازن‌ها انجام می‌شود در هدف بالا بردن انرژی این سیستم‌ها است. برای افزایش انرژی ابرخازن‌ها دو مؤلفه اصلی ولتاژ سیستم و ظرفیت آن مطرح است، که با افزایش هر کدام از این مؤلفه‌ها انرژی ابرخازن افزایش می‌یابد. عامل تعیین کننده در ولتاژ سیستم نوع الکترولیت به کار رفته است و در کنار آن نوع ماده الکترودی نیز می‌توانند مهم باشند، اما عامل تعیین کننده در ظرفیت، نوع ماده الکترودی است که باید به دنبال موادی باشیم که با افزایش ظرفیت به انرژی بالاتری برسیم؛ بنابراین در این طرح شناسایی و ساخت ساختار‌هایی با مساحت سطح بالاتر نسبت به سایر مواد استفاده شده برای ساخت الکترود تا ابرخازن‌ها تا کنون، تلاش برای افزایش انرژی ابرخازن ساخته شده و شناسایی و ساخت ساختار‌هایی جهت افزایش عمر باتری و خازن ارتقای توان خروجی آن مدنظر قرار گرفت.

ابرخازن‌ها چگالی توان به مراتب بزرگتری از باتری‌ها و پیل‌های سوختی دارند و در عین حال چگالی انرژی آن‌ها از خازن‌های معمولی بسیار بالاتر است. به همین دلیل، ابرخازن‌ها به عنوان سیستم‌های ذخیره کننده انرژی به ویژه در کاربرد‌هایی که نیاز به توان بالا دارند بسیار مورد توجه قرارگرفته اند.

برای مثال، در سال‌های اخیر سیستم‌های هیبریدی مشتمل بر باتری پیل‌های سوختی و ابرخازن‌ها به عنوان نیروی محرکه در وسایل نقلیه الکتریکی مورد بررسی قرار گرفته اند. در چنین سیستم‌های هیبریدی، ابرخازن‌ها نقش تأمین پیک توان را به هنگام شتاب گیری ایفا می‌کنند و به این ترتیب باتری و پیل سوختی بدون نیاز به تأمین چگالی توان بالا فقط برای تأمین چگالی انرژی در طول عمر بهینه بالا به کار می‌رود. همچنین ابرخازن‌ها به طور وسیعی به عنوان منابع تأمین توان در سایر کاربرد‌ها نظیر فلاش دوربینها، لیزرها، ژنراتور‌های نوری پالسی وتوان پشتیبان در حافظه‌های کامپیوتری به کار گرفته می‌شوند.