वैज्ञानिकों ने लचीले सुपरकैपेसिटर बनाने की एक विधि का प्रस्ताव दिया है जो सेकंड में स्मार्टफोन को पूरी तरह से चार्ज कर सकता है

सेंटर ऑफ यूनिवर्सिटी ऑफ सेंट्रल फ्लोरिडा (यूसीएफ) के सेंटर फॉर नैनो टेक्नोलॉजी के वैज्ञानिकों के एक दल ने लचीले सुपरकैपेसिटर बनाने की एक नई विधि विकसित की है । वे अधिक ऊर्जा जमा करते हैं और बिना नुकसान के 30 हजार से अधिक चार्ज चक्र का सामना करते हैं। नैनोकैपीटर बनाने की एक नई विधि स्मार्टफोन और इलेक्ट्रिक वाहनों दोनों के उत्पादन में एक क्रांतिकारी तकनीक बन सकती है।

निर्माता निश्चित हैं: यदि आप सामान्य बैटरी को नए नैनोकैपीटर के साथ बदलते हैं, तो कोई भी स्मार्टफोन कुछ सेकंड में पूरी तरह से चार्ज करेगा। स्मार्टफोन को चार्ज करने के लिए मालिक हर कुछ घंटों के बारे में नहीं सोच सकता है: डिवाइस को एक सप्ताह के लिए छुट्टी नहीं दी जाएगी।

प्रत्येक स्मार्टफोन मालिक को एक अघुलनशील समस्या का सामना करना पड़ता है: खरीद के लगभग 18 महीने बाद, औसत बैटरी कम और कम समय चार्ज करती रहती है, और फिर अंत में यह खराब हो जाती है। इसे हल करने के लिए, वैज्ञानिक सुपरकैपेसिटर में सुधार करने के लिए नैनोमीटर की क्षमता तलाश रहे हैं। लंबे समय में, वे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में बैटरी का समर्थन या प्रतिस्थापित कर सकते हैं। इसे हासिल करना काफी मुश्किल है: एक आयनिस्टर के लिए लिथियम-आयन बैटरी जितनी ऊर्जा ले जाने के लिए, यह आकार में सामान्य बैटरी से काफी अधिक होनी चाहिए।

यूसीएफ की टीम ने हाल ही में खोजे गए दो आयामी सामग्रियों के साथ कई परमाणुओं की मोटाई के साथ प्रयोग किया - संक्रमण धातु डाइक्लेकोजेनाइड्स ( टीएमडी ) की पतली फिल्में । अन्य वैज्ञानिकों के साथ काम करने की कोशिश की हैग्राफीन और अन्य दो आयामी सामग्री , लेकिन यह नहीं कहा जा सकता है कि ये प्रयास काफी सफल थे।

संक्रमण की सामग्री के दो-आयामी डाइक्लोजेनाइड कैपेसिटिव सुपरकैपेसिटर के लिए एक आशाजनक सामग्री हैं, उनकी स्तरित संरचना और बड़े सतह क्षेत्र के कारण। अन्य नैनोमीटरों के साथ टीएमडी को एकीकृत करने वाले पिछले प्रयोगों ने पूर्व की विद्युत रासायनिक विशेषताओं में सुधार किया। हालांकि, इस तरह के संकर पर्याप्त संख्या में रिचार्ज चक्र का सामना नहीं करते थे। यह एक दूसरे और यादृच्छिक विधानसभा के साथ जंक्शनों पर सामग्रियों की संरचनात्मक अखंडता के उल्लंघन के कारण था।

सभी वैज्ञानिकों ने एक तरह से या किसी अन्य ने मौजूदा प्रौद्योगिकियों में सुधार करने की कोशिश की, खुद से सवाल पूछा: "मौजूदा प्रणालियों के साथ दो-आयामी सामग्रियों को कैसे संयोजित किया जाए?"। यूसीएफ टीम ने फिर एक सरल रासायनिक संश्लेषण दृष्टिकोण विकसित किया है जो दो-आयामी धातु डाइक्लोजेनाइड्स के साथ मौजूदा सामग्रियों को सफलतापूर्वक एकीकृत कर सकता है। यह अध्ययन के प्रमुख लेखक एरिक जंग द्वारा कहा गया था।

जंग की टीम ने सुपरकैपेसिटर विकसित किए, जिसमें लाखों नैनोमीटर तारों को संक्रमण धातु डाइक्लेकोजेन के साथ लेपित किया गया था। एक अत्यधिक प्रवाहकीय कोर फास्ट चार्ज और डिस्चार्ज के लिए तेजी से इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण प्रदान करता है। द्वि-आयामी सामग्रियों का एक समान खोल उच्च ऊर्जा तीव्रता और विशिष्ट शक्ति द्वारा विशेषता है।

वैज्ञानिकों को यकीन है कि दो आयामी सामग्री ऊर्जा भंडारण तत्वों के लिए व्यापक संभावनाएं खोलती हैं। लेकिन जब तक यूसीएफ के शोधकर्ता सामग्रियों को संयोजित करने के तरीके के साथ नहीं आए, तब तक इस क्षमता को महसूस करना संभव नहीं था। "हमारी सामग्री, छोटे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए डिज़ाइन की गई है, जिन्होंने ऊर्जा घनत्व, बिजली घनत्व और चक्रीय स्थिरता के मामले में दुनिया भर में पारंपरिक प्रौद्योगिकियों को पार कर लिया है," डॉ। नितिन चौधरी ने कहा, जिन्होंने कई अध्ययन किए।

चक्रीय स्थिरता यह निर्धारित करती है कि एक बैटरी को कितनी बार चार्ज किया जा सकता है, डिस्चार्ज किया जा सकता है और रिचार्ज होने से पहले इसे रिचार्ज किया जा सकता है। आधुनिक लिथियम आयन बैटरी को प्रमुख खराबी के बिना लगभग 1.5 हजार बार चार्ज किया जा सकता है। नव विकसित सुपरकैपेसिटर प्रोटोटाइप कई हजार ऐसे चक्रों का सामना करता है। द्वि-आयामी शेल आयनिस्टर 30 हजार बार रिचार्ज होने के बाद भी नीचा नहीं दिखा। अब जंग और उनकी टीम एक नई पद्धति को पेटेंट करने के लिए काम कर रही है।

Nanocapacitors का उपयोग स्मार्टफोन, इलेक्ट्रिक वाहनों और वास्तव में - किसी भी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में किया जा सकता है। वे निर्माताओं को बिजली और गति में अचानक परिवर्तन को भुनाने में मदद कर सकते थे। चूंकि आयनिस्टर काफी लचीले होते हैं, इसलिए वे पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स और प्रौद्योगिकी के लिए उपयुक्त होते हैं।

नए सुपरकैपेसिटर के सभी लाभों के बावजूद, विकास अभी तक व्यावसायीकरण के लिए तैयार नहीं है। फिर भी, यह अध्ययन उच्च प्रौद्योगिकी के विकास के लिए एक और गंभीर प्रेरणा हो सकता है।

एसीएस नैनो 12 अक्टूबर, 2016
डीओआई: 10.1021 / acsnano.6b07111 पत्रिका में प्रकाशित वैज्ञानिक कार्य

Source: https://habr.com/ru/post/hi399295/