آیا الماس آینده ذخیره انرژی است؟
پیشرفت
انرژی های تجدید پذیر
و وسایل نقلیه الکتریکی (EVS) دانشمندان را برانگیخته است تا به روش های مختلفی برای حل مشکل با ذخیره انرژی کارآمد ، که کلید پذیرش گسترده تر فن آوری های انرژی سبز است ، توجه کنند.
بیشتر تحقیقات بر روی باتری ها متمرکز شده است - چگونه باتری های لیتیوم یونی ایمن تر و کارآمدتر شوند یا اینکه چگونه سایر عناصر ارزان تر در باتری ها قابل استفاده هستند.بیشتر تحقیقات قبلی به ذخیره سازی شیمیایی و واکنش های الکتروشیمیایی در باتری ها متمرکز شده است
اکنون محققان دانشگاه صنعتی کوئینزلند استرالیا (QUT) طرحی را براساس خصوصیات مکانیکی نانوساختارهای حاوی الماس ارائه می دهند که به طور بالقوه می تواند در دستگاه های ذخیره انرژی مکانیکی از جمله باتری ها ، سیستم های سنجش زیست پزشکی ، پوشیدنی ها و روباتیک های کوچک و الکترونیک مورد استفاده قرار گیرد.
کارکردهای مکانیکی یک بسته نرم افزاری نانوذرات الماس (DNT) قابلیت ذخیره و آزاد سازی انرژی هنگام کشش یا پیچ خوردگی را دارند. این بسته های نانومتری الماس از موضوعات کربن یک بعدی تشکیل شده است.دکتر هایفیعی ژان از مرکز علوم مواد QUT در بیانیه ای گفت: "مانند یک سیم پیچ فشرده یا اسباب بازی بادی کودکان ، انرژی می تواند آزاد شود.ژان و همكارانش دریافتند كه دسته های الماس دارای چگالی انرژی بالایی هستند - یعنی انرژی در مقایسه با جرم خود مقدار زیادی انرژی در اختیار دارد. این تیم با موفقیت از ذخیره سازی و آزاد سازی انرژی مکانیکی یک بسته نرم افزاری DNT استفاده کرده و مقاله تحقیقاتی خود را در ارتباطات Nature منتشر کرده اند.این مدل تنها اولین قدم در تحقیقات تیم در مورد پتانسیل ذخیره انرژی مکانیکی در مقایسه با ذخیره انرژی الکتروشیمیایی است. دانشمندان اکنون قصد دارند یک سیستم انرژی مکانیکی آزمایشگاهی نانومقیاس را به عنوان اثبات مفهوم طراحی کنند و دو یا سه سال دیگر را صرف ساختن سیستمی کنند که بتواند پیچش و کشش بسته نرم افزاری نانولوله را کنترل کند.علیرغم این واقعیت که تحقیقات در مورد نانوذرات الماس در مراحل اولیه است ، آزمایش های اولیه نتایج امیدوار کننده ای را نشان می دهد. به گفته دانشمندان QUT ، در مقایسه با باتری های لیتیوم یونی ، بسته بندی نانوذرات الماس تا سه برابر چگالی انرژی دارد.
دکتر ژان گفت: "مواد متراکم انرژی برای بسیاری از کاربردها بسیار مهم هستند ، به همین دلیل ما همیشه به دنبال مواد سبک وزن هستیم که هنوز هم عملکرد خوبی دارند."
چگالی انرژی بالا و وزن کم مواد مورد استفاده می تواند یک موفقیت بزرگ در حل مسئله چگونگی بسته بندی پتانسیل انرژی بالا در سیستم ذخیره انرژی سبک باشد.به دلیل وزن کم ، نانولوله الماس می تواند کاربردهای الکترونیکی هوافضا را پیدا کند. محققان QUT می گویند به دلیل ماهیت مکانیکی و نه الکتروشیمیایی بودن پتانسیل ذخیره انرژی ، از بسته های الماس برای سیستم های سنجش زیست پزشکی جاساز شده که عملکرد قلب و مغز را کنترل می کنند استفاده می شود. و برای باتری ها ، ماهیت مکانیکی انرژی از واکنش های الکتروشیمیایی در باتری های لیتیوم یونی ایمن تر است.
دکتر ژان گفت: "بر خلاف ذخیره سازی شیمیایی مانند باتری های لیتیوم یون ، که از واکنش های الکتروشیمیایی برای ذخیره و آزاد سازی انرژی استفاده می کنند ، یک سیستم انرژی مکانیکی به خودی خود می تواند با مقایسه خطر کمتری داشته باشد."
سیستم های ذخیره انرژی مکانیکی یکی از بسیار پروژه های تحقیقاتی اخیر و نوآوری در ذخیره انرژی است. دانشمندان و شرکتها تصریح كردند كه گرما ، گرانش یا انرژی زمین گرمایی می توانند برای ذخیره و آزادسازی انرژی مورد استفاده قرار گیرند.در حالی که باتری های لیتیوم یون در حال حاضر محبوب ترین و پرکاربردترین راه حل ذخیره انرژی هستند ، آینده ممکن است در نانوساختارها با استفاده از نیروهای مکانیکی و نه از انرژی شیمیایی باشد.براساس آزمایشگاه ملی انرژی های تجدید پذیر (NREL) وزارت انرژی ایالات متحده ، هدر رفتن هزینه های مداوم در مورد فن آوری های تجدید پذیر موجود ، علاقه زیادی به ذخیره انرژی و راه حل های مختلف برای بهبود سیستم های ذخیره انرژی ایجاد کرده است.
"یک سوء تفاهم وجود دارد. ذخیره سازی اغلب به عنوان ذخیره سازی الکتروشیمیایی یا ذخیره باتری مورد توجه قرار می گیرد. " Adarsh Nagarajan (مدیر گروه طراحی و برنامه ریزی سیستم انرژی در NREL ، که در زمینه ادغام منابع تجدید پذیر در شبکه کار می کند.)
می گوید: "ذخیره سازی فراتر از باتری است. این فراتر از الکتروشیمیایی و بسیار گسترده تر است. "
منبع : oilprice.com
مقالات مرتبط انرژی تجدیدپذیر: