به نقل از «خبرگزاری دانشجو»

راه حلی برای باز کردن در‌های برقی در زمان بی‌برق

تاریخ انتشار: ۳ مرداد ۱۴۰۰ | کد خبر: ۳۲۶۱۹۱۶۰

محققان دانشگاه شهید بهشتی توانستند با استفاده از فناوری نانو ابرخازن‌هایی تولید کنند که علاوه بر کاربرد در قطعات کامپیوتری و دستگاه‌های پزشکی امکان کاربرد آن برای در‌های برقی در زمان قطعی برق نیز وجود دارد.

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، محققان دانشگاه شهید بهشتی تهران توانستند با استفاده از فناوری نانو و ساخت مواد الکترودی مناسب، ابرخازن‌هایی با ظرفیت ویژه بالا تولید کنند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

این ابزار ذخیره انرژی در قطعات کامپیوتری، دستگاه‌های پزشکی و درب‌های برقی در زمان قطعی برق کمک شایانی به کاربر‌ها خواهد کرد.

سید سعید سیدحسینی‌داورانی محقق این طرح درباره دستاورد‌های این پژوهش گفت: «یکی از روش‌های پیشنهادی برای ذخیره‌ سازی انرژی، استفاده از ابزار‌هایی موسوم به ابرخازن‌ها است. مواد الکترودی نقش مهمی در ساخت ابرخازن‌های با ظرفیت ویژه بالا دارند. به ویژه، مواد الکترودی سولفیدی و فسفیدی با ساختار متخلخل برای ساخت ابرخازن‌ها مناسب‌تر هستند.

 

وی ادامه داد: در این کار از سولفید فلزی ZnGa ۲ S ۴ با ساختار چند پوسته کروی متخلخل به عنوان قطب مثبت و فسفید فلزی FeP با ساختار کره توخالی متخلخل استفاده شده است. به دلیل انتخاب مواد الکترودی مثبت و منفی مناسب در این کار، ظرفیت خازن و انرژی به‌ دست آمده حاصل از ساخت دستگاه دو الکترودی نامتقارن، بالا است. هدف اصلی در این کار، افزایش چگالی انرژی ابرخازن نامتقارن است، که در این کار نسبت به کار‌های دیگر انجام شده در دنیا، چگالی انرژی ابرخازن ساخته‌ شده، بیشتر است.»

از این ابرخازن‌ها می‌توان در قطعات کامپیوتری، دستگاه‌های پزشکی، صنایع نظامی، ماشین‌ها و لوکوموتیو‌های برقی، هواپیما‌های برقی، مدار‌های ال‌ای دی پرتوان، درب‌های برقی برای مواقع قطعی برق و مدار‌هایی که نیاز به خازن‌های با زمان شارژ و دشارژ سریع دارند استفاده کرد.

داورانی با اشاره به قابلیت صنعتی‌شدن این طرح گفت: «برای ساخت مواد الکترودی مثبت و منفی با چنین مورفولوژی منحصر به فردی، به دستگاه‌ها و اتوکلاو‌های بسیار بزرگ و سیستم‌های پیشرفته‌تر نیاز است و برای حصول آن نیاز به همکاری بین صنعت و دانشگاه است.»

وی درباره ضرورت انجام طرح اظهار کرد: «اخیراً یکی از بزرگترین نگرانی‌ها برای جوامع بشری، تولید انرژی با بازدهی بالا و همچنین استفاده از وسایل ذخیره انرژی با ویژگی‌های منحصربه‌فرد می‌باشد. این ویژگی‌ها شامل سبک‌وزن‌بودن و قابلیت حمل آسان و بی‌دردسر بوده که می‌توانند فاکتور‌های مهمی در انتخاب وسایل ذخیره انرژی به حساب آیند. در حقیقت عامل مهم در انتخاب ابزاری با این مشخصات، استفاده از مواد با قابلیت ذخیره انرژی بالا و مقرون به صرفه بودن این مواد در ساخت ابزار‌های ذخیره انرژی است.

 

این محقق افزود: اگر چه تحقیقاتی در مورد طراحی وسایل ذخیره انرژی و ابرخازن‌ها وجود دارد، اما آن‌ها دارای مشکلاتی از قبیل پیچیدگی مراحل ساخت مواد، دانسیته انرژی نسبتاً پایین و استفاده از مواد نسبتاً گران‌قیمت هستند. باید توجه داشت که یک ابزار ذخیره انرژی مناسب باید مقرون به صرفه بوده، قابلیت بالا در ذخیره انرژی داشته باشد و حمل‌ونقل آسان داشته باشد و در نهایت بر روی محیط زیست اثر مخرب نداشته باشد. در نتیجه ساخت ابرخازنی به روش مناسب که دارای ویژگی‌های مقرون به صرفه بودن، چگالی انرژی قابل قبول و قابل حمل آسان باشد بسیار حائز اهمیت است.»

امروزه در کار‌های انجام‌شده بر روی ابرخازن‌ها، قطب منفی معمولاً ترکیبات کربنی مثل کربن فعال و یا گرافن است که دارای ظرفیت ویژه خازنی کمی هستند و در نتیجه چگالی انرژی به‌دست آمده در دستگاه نامتقارن ساخته‌شده بالا نیست. به گفته پژوهشگر این طرح، در این کار از قطب منفی فسفیدی FeP استفاده شد که نسبت به ترکیبات کربنی، ظرفیت خازنی بیشتری دارد و در نتیجه چگالی انرژی دستگاه ساخته شده (۷۲٫۷۸ وات ساعت بر کیلوگرم)، بیشتر است.

پژوهشگر دانشگاه شهید بهشتی تهران درباره سازوکار اثر استفاده از فناوری نانو در این طرح گفت: «با استفاده از ویژگی نانو بودن ذرات، انتقال بار در دستگاه ساخته‌ شده بیشتر و در نتیجه با افزایش انرژی تولیدی نتایج بهتری به‌دست آمد.»

این مقاله حاصل یک پروژه دانشگاهی و با همکاری اکبر محمدی زردخشویی، سید سعید سیدحسینی‌داورانی، مونا ملکی آشتیانی و مرتضی سرپرست در دانشگاه شهید بهشتی تهران بوده است که با عنوان Enhanced the energy density of supercapacitors via rose-like nanoporous ZnGa ۲ S ۴ hollow spheres cathode and yolk-shell FeP hollow spheres anode در مجله Journal of power sources و با ضریب تأثیر ۹٫۱۲۷ در سال ۲۰۲۰ پذیرفته شده است.

منبع: خبرگزاری دانشجو

کلیدواژه: فناوری نانو دانشگاه شهید بهشتی تهران ذخیره انرژی دانشگاه شهید بهشتی ذخیره انرژی چگالی انرژی ابرخازن ها دستگاه ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت snn.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «خبرگزاری دانشجو» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۲۶۱۹۱۶۰ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

ساخت سامانه خورشیدی جلوگیری از سرمازدگی درختان

سرمازدگی یکی از مهمترین عوامل خسارت زا در تولید محصولات کشاورزی در کشور بوده و صدمات جبران ناپذیری را به چرخه تولید و اقتصاد کشاورزی وارد می‌کند. پهنه وسیعی از حاصل خیزترین مناطق تولیدی کشور در معرض این تهدید جدی قرار دارند. از طرفی انرژی خورشیدی در باغ‌ها و گلخانه‌ها برای تأمین انرژی پایدارکاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و حفظ محیط زیست، افزایش امنیت انرژی و غذایی وافزایش عملکرد و کیفیت محصولات کشاورزی تأثیر بسزایی داشته است.

به گزارش  مهر به نقل از دانشگاه تربیت مدرس؛بنیامین کلاگر کارشناس ارشد مهندسی مکانیک بیوسیستم-انرژی‌های تجدید پذیر که این تحقیق در قالب پایان نامه وی انجام شده است ضمن بیان مطلب فوق در خصوص سرمازدگی درختان و روش‌های مقابله با آن گفت: سرمازدگی درختان زمانی رخ می‌دهد که دمای هوا به حدی پایین برسد که رطوبت درون گیاه به صورت یخ منجمد شود و بافت‌های گیاهی دچار آسیب شوند. برای جلوگیری از سرمازدگی درختان، روش‌های مختلفی وجود دارد که در این تحقیق یک سامانه خورشیدی استوانه هوای گرم افقی برای جلوگیری از سرمازدگی درختان پیشنهاد شده است.

وی افزود: استوانه‌ی هوای مورد استفاده در این پژوهش برای هدایت هوای گرم و ذخیره انرژی حرارتی استفاده شده، جنس آن از پلاستیک ضخیم و به رنگ مشکی انتخاب شده است تا بتواند در طول روزحداکثر حرارت را در خود ذخیره کند و در طول شب با انتقال به بیرون مانع از سرمازدگی درختان شود. استوانه انتخاب شده دارای قطر ۱/۵ و طول۶ متر است.

پژوهشگر دانشگاه ادامه داد: سامانه پیشنهاد شده در چند روز متوالی ارزیابی گردید. تأثیر متغیرهای مستقل (شدت تابش، سرعت هوا، دمای محیط) بر متغیرهای وابسته مثل دمای استوانه هوا در طول روز که هوای آن گرم می‌شود و در طول شب متغیر مستقل دما و رطوبت نسبی و سرعت باد بوده است که گرما به بیرون منتقل می‌شود، مورد بررسی قرار گرفت.

وی در تشریح نتایج اظهار داشت: نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که دمای هوای داخل استوانه در طول روز تا ۶۰ درجه گرم می‌شود. گرمای ذخیره شده با این سامانه در طول شب کاهش یافت و پس از حدود۷ ساعت با دمای محیط برابر شد؛ بنابراین برای افزایش کارآیی آن لازم بود از گرداورنده حرارتی خورشیدی استفاده شود که قابلیت بیشتری در نگهداری دما داشته باشند.

همچنین سامانه همراه گرداورنده حرارتی با نرم افزار ترنسیس مدل سازی شده و نتایج آن با نتایج تجربی یکسان بود. گرداورنده حرارتی برای عملکرد و کارایی سامانه در نرم افزار ترنسیس شبیه سازی شده است و به تنهایی در سطح ۱، ۱/۵، ۲ m² وسه دبی مختلف ۰/۲۵، ۰/۵ و ۱ kg/hr ارزیابی گردید و بهترین دبی ۰/۲۵ kg/hr در سطح ۱/۵ m² بوده که در ارزیابی سامانه مورد استفاده قرارگرفته است و نشان داد با اضافه کردن گرداورنده به سامانه دمای استوانه هوا تا ۹۵ درجه سلسیوس افزایش پیدا می‌کند و از ساعت ۴ بعدازظهر دما کاهش پیدا می‌کند تا ساعت ۲۲ شب به حداقل خود و دمای محیط رسیده است.

گفتنی است این پژوهش در قالب پایان نامه کارشناسی ارشد بنیامین کلاگر با راهنمایی احمد بناکار و مشاوره شیوا گرجیان در دانشکده کشاورزی دانشگاه انجام شد.

 

کانال عصر ایران در تلگرام