შექმნილია ახალი სახის ბატარეა, რომელიც 30 წამში სრულად იტენება
შექმნილია ახალი სახის ბატარეა, რომელიც 30 წამში სრულად იტენება

ენერგიის შემნახველი მოწყობილობების ახალ მიდგომას, რომელიც წყლიან ელექტროლიტს ეფუძნება, შეუძლია მოწყობილობა სულ რაღაც 20 წამში დამუხტოს. რა თქმა უნდა, ეს შეიძლება ბრწყინვალე გამოსავალი გახდეს იმ პორტატული ელექტროტექნიკისთვის, რომელსაც ხშირად დატენვა ესაჭიროება.

მართალია, კონცეპტი ახალია, მაგრამ წარმატებით გამოიცადა მოწყობილობებში, რომლებსაც ენერგია ძალიან ცოტა ხანს ყოფნის.

ვცხოვრობთ ეპოქაში, როცა ყოველდღიურად გვესაჭიროება უფრო და უფრო მეტი ენერგიის შემნახველი ტექნოლოგია. მოთხოვნები მრავალმხრივია: მოწყობილობა უნდა იყოს კომპაქტური, მძლავრი, გამძლე, სწრაფად დამუხტვადი და გარემოსადმი მეგობრული.

ამ და სხვა მიზეზთა გამო, წყლიანი შემნახველი მოწყობილობები ძირითადად წყალზეა დაფუძნებული და არა ტოქსიკურ, აალებად ორგანულ ნარევებზე, არის უსაფრთხო და საიმედო.

მიუხედავად იმისა, რომ გაცილებით ნაკლებ აალებადი და იაფია, ვიდრე თანამედროვე ლითიუმის ბატარეები, სერიოზულ პრობლემად რჩება გზა, რომლითაც ეს ტექნოლოგია ელექტრონებს ატარებს.

ბატარეის შემადგენელი უჯრედები მუშაობს ორ ნივთიერებას შორის ელექტრონების გადაცემით. წყლოვანი მეთოდი ორ წერტილს შორის დენის ძაბვის განფენილობის ლიმიტირებას სხვა მეთოდებზე მეტად ახდენს, რაც სრულდება ანოდის (დადებითად დამუხტული ელექტრონი) უფრო სწრაფი შთანთქმით.

ეს კი განაპირობებს ენერგიის მცირე ოდენობით დაგროვებასა და შენახვას, რაც არც თუ ისე ხელსაყრელი და საიმედოა თანამედროვე ჭკვიანი მოწყობილობებისათვის.

აქედან გამომდინარე, კორეის მეცნიერებისა და თანამედროვე ტექნოლოგიების ინსტიტუტის (KAIST) მკვლევრებმა შექმნეს სისტემის ახალი ჯაჭვი, რისთვისაც შეცვალეს წყლოვანი ჰიბრიდი კონდენსატორის (AHC) სახელით ცნობილი მოწყობილობის აგების მეთოდი.

მსგავსი ჰიბრიდული კონდენსატორები ძირითადად წარმოადგენს ბატარეისა და კონდენსატორის ნაზავს — შედგება ელექტროდებისაგან, რომლებიც თავიანთ ენერგიას ელექტროქიმიურად ინახავს ელექტროსტატიკური მუხტის სახით. მათ შორის იონების წყლოვანი გადაწყვეტილების ჩამატებას შეუძლია მნიშვნელოვნად დაეხმაროს ელექტროდენის გატარებას.

ტრადიციული მეტალის გამტარების ნაცვლად, ანოდში მათ გამოიყენეს გრაფენზე დაფუძნებული პოლიმერები და კათოდში მიმოფანტეს მეტალოქსიდის ნანონაწილაკები. შედეგად, მკვლევრებმა წარმატებით დაძლიეს წინა წყლოვანი ჰიბრიდი კონდენსატორის ნაკლოვანებები.

ანოდის ნახშირბადის ციცქნა ბოჭკოების ქსელი გაცილებით ეფქტიანი აღმოჩნდა წყლოვან გადაწყვეტილებაში ელექტრონთა გადაცემის თვალსაზრისით და ბატარეები 100-ჯერ უფრო მძლავრი გახადა, ვიდრე წინა მოწყობილობები. ახალი ბატარები თავისუფლად უძლებდნენ 100 0000 დატენვასაც კი.

რაც ყველაზე მნიშვნელოვანია, წყლოვანი ელექტროლიტებით აღჭურვილი ახალი ანოდები უბრალოდ რევოლუციურია და ნულიდან 100 პროცენტამდე დატვირთვის შესაძლებლობას სულ რაღაც 20 წამში იძლევა.

„გარემოსადმი მეგობრული ამ ტქნოლოგიის წარმოება ძალიან ადვილია და ძლიერ გამოყენებადია. ამჟამად არსებულ ტექნოლოგიებთან შედარებით, განსაკუთრებით აღსანიშნავია მისი მაღალი ტევადობა და სტაბილურობა, რაც დიდ როლს შეასრულებს წყლოვანი კონდენსატორების კომერციალიზაციაში“, — ამბობს ქიმიკოსი ჯენგ კუ კანგი.

გამომდინარე იქიდან, რომ საჭირო არაა ძლიერი კვების წყარო, სწრაფი დამუხტვა შესაძლებელია მზის სინათლით ან ენერგიის სხვა მიკროწყარობით.

ასეთი მოწყობილობები ალბათ ჯერ დიდხანს ვერ მოიტოვებს უკან ლითიუმ-იონურ ბატარეებს, მაგრამ იაფი, ეკოლოგიური და ეფექტიანი ტექნოლოგიები სამომავლოდ აუცილებლად იპოვის თავის ადგილს პორტატულ მოწყობილობებში.

ბატარეის რამდენიმე წამში დამუხტვის ტექნოლოგიებზე სხვა ჯგუფებიც აქტიურად მუშაობენ. იმედისმომცემი შედეგები მათაც უხვად აქვთ.

ამ ტექნოლოგიაში გამოყენებული გრაფენი გასაოცარი, იმედისმომცემი მასალაა. სმარტფონებში მის გამოყენებას აქტიურად იკვლევს Samsung-ი. კომპანიის ცნობით, ტელეფონი სრულად დაიტენება 12 წუთში.

გაძლიერებულმა კონდენსატორებმა შეიძლება შექმნან სრულიად განსხვავებული მიდგომა და სამუდამოდ წარსულში დარჩეს ფრაზა, რომელიც თითქმის ჩვენს ყოველდღიურობად იქცა: „ტელეფონი 1%-ზე მაქვს, დავტენი და გადმოგირეკავ“.

კვლევა ჟურნალ Advanced Energy Materials-ში გამოქვეყნდა

მომზადებულია kaist.ac.kr-სა და ScienceAlert-ის მიხედვით

დატოვე კომენტარი