طور الباحثون مكثفًا فائقًا هجينًا بكثافة طاقة عالية وسرعة شحن

 طور الباحثون مكثفًا فائقًا هجينًا بكثافة طاقة عالية وسرعة شحن

 

طور باحثون في جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا (QUT) مكثفًا هجينًا فائقًا جديدًا يتميز بسرعة شحن وتفريغ عالية ، بالإضافة إلى تحسن كبير في تخزين الطاقة والأداء المماثل لبطاريات NiMH-Hydride Metal (NiMH).

تخزن بطاريات الليثيوم الطاقة كيميائيًا وتستخدم على نطاق واسع نظرًا لكثافة طاقتها العالية. على الرغم من هذه الميزة ، نعلم جميعًا أن هذه البطاريات لا تشحن بسرعة كبيرة. بالإضافة إلى البطاريات ، نحن نتعامل مع المكثفات الفائقة التي تخزن الطاقة بشكل ثابت بدلاً من كيميائيًا ، لذلك يتم شحنها وتفريغها بشكل أسرع ، وبالطبع لا يتم تدمير هيكلها الداخلي.

تسمح هذه الميزة للمكثفات الفائقة بالحصول على كثافة طاقة عالية ، ولكن في المقابل ، تتميز بكثافة طاقة أقل بكثير من البطاريات الكيميائية. تشير كثافة الطاقة (وات لكل كيلوغرام) إلى إجمالي كمية الطاقة التي يمكن للجهاز تخزينها مقابل وزنه ، وتعني كثافة الطاقة (وات لكل كيلوغرام) السرعة التي يتم بها نقل الطاقة أثناء الشحن والتفريغ.

في هذا الصدد ، تحول الباحثون إلى المكثفات الفائقة الهجينة ذات الأداء المعتدل من حيث كثافة الطاقة وكثافة الطاقة. الآن ، اتخذ بحث جديد من فريق جامعة QUT تصميمًا مختلفًا. تصف الورقة فريق التصميم باستخدام قطب كهربائي سالب من "كربيد التيتانيوم" وإلكترود موجب هجين يشبه البطارية قطب موجب من الجرافين.

 

نتيجة أسلوب التصميم هذا هو تحقيق مكثف هجين فائق كثافة طاقة 10 مرات أو قدرة شحن أفضل من بطاريات الليثيوم. بالإضافة إلى ذلك ، لا تختلف كثافة الطاقة لهذا المكثف الهجين كثيرًا عن بطاريات NiMH.

تبلغ كثافة الطاقة القصوى لمثل هذا المكثف 73 واطًا لكل كيلوغرام ، وهو ما يمثل 28٪ من أفضل البطاريات المستخدمة في السيارات الكهربائية اليوم. في المقابل ، تصل كثافة طاقتها إلى 1600 واط لكل كيلوغرام ، وهو أعلى بكثير من بطاريات الليثيوم بكثافة طاقتها من 250 إلى 340 واط لكل كيلوغرام.

 

إذا أردنا مقارنة أداء هذه البطاريات في العالم الحقيقي ، فيمكننا إلقاء نظرة على إصدار Plaid Plus من طراز Tesla Model S. يبلغ مدى سيارة Tesla هذه حوالي 840 كم ، وإذا استبدلنا بطارياتها بمكثف هجين ، فسيتم تقليل مداها إلى 233 كم. ومع ذلك ، يمكنك شحنه حتى 5 مرات أسرع بالمعدات المطلوبة.

بالإضافة إلى سرعات الشحن العالية ، فإن المكثفات الفائقة الهجينة تصل إلى ضعف طول بطاريات الليثيوم ، وفقًا لفريق QUT. في التجارب ، بعد 10000 دورة شحن وتفريغ كاملة ، بقي 90 ٪ من سعتها.

على الرغم من هذه المزايا ، لا يُتوقع أن تحل المكثفات الفائقة الهجينة محل بطاريات الليثيوم في السيارات الكهربائية في المستقبل القريب ، لأن نطاق هذه المنتجات له أهمية كبيرة للمشترين.