أول مكثف فائق الشحن الذاتي في العالم يستغل الطاقة الشمسية بكفاءة 63%
تتيح القدرات للجهاز توفير طاقة عالية بسرعة بإمداد فوري بالطاقة ويتيمز بالمتانه
كشف فريق بحثي تعاوني عن مكثف فائق لتخزين الطاقة ذاتي الشحن عالي الأداء والذي يلتقط ويخزن الطاقة الشمسية بكفاءة، وهو تقدم كبير في مجال الطاقة المستدامة.
تجمع هذه التقنية المبتكرة بين المكثفات الفائقة والخلايا الشمسية، مما يمثل علامة فارقة في تطورات تخزين الطاقة.
تسلط الدراسة الرائدة، التي نُشرت في مجلة Energy ، الضوء على كيفية قيام فريق البحث بتعزيز قدرات المكثفات الفائقة الموجودة.
مكثف فائق الشحن الذاتي
ومن خلال استخدام المواد المركبة المصنوعة من الكربونات والهيدروكسيدات القائمة على النيكل، تمكنوا من تحقيق نتائج مذهلة في كفاءة الطاقة.
قام الفريق بدمج أيونات المعادن الانتقالية المختلفة، بما في ذلك المنغنيز (Mn)، والكوبالت (Co)، والنحاس (Cu)، والحديد (Fe)، والزنك (Zn)، لتعزيز التوصيل واستقرار الأقطاب الكهربائية.
نتائج هذا البحث مقنعة. حيث يتمتع جهاز تخزين الطاقة الجديد بكثافة طاقة تبلغ 35.5 واط في الساعة لكل كيلوجرام (Wh kg⁻¹)، وهو ما يتجاوز بشكل كبير الأرقام التي وردت في دراسات سابقة، والتي تراوحت عادة من 5 إلى 20 واط في الساعة لكل كيلوجرام⁻¹.
علاوة على ذلك، فإن كثافة الطاقة التي تم تحقيقها هي 2555.6 واط لكل كيلوجرام (W kg⁻¹)، وهو ما يتجاوز بكثير المعايير السابقة التي بلغت حوالي 1000 واط kg⁻¹.
تتيح هذه القدرات للجهاز توفير طاقة عالية بسرعة، مما يسمح بإمداد فوري بالطاقة، وخاصة للأجهزة التي تتطلب دفعات من الطاقة.
ومن بين السمات الرئيسية لهذا الابتكار متانته.
حيث يظهر الجهاز أدنى قدر من التدهور في الأداء بعد دورات شحن وتفريغ عديدة، مما يشير إلى قابليته للاستمرار على المدى الطويل.
وتجعل هذه المرونة خيارًا واعدًا للتطبيقات في العالم الحقيقي.
بالإضافة إلى قدرات التخزين المذهلة، نجح فريق البحث في إنشاء جهاز تخزين طاقة هجين يدمج الخلايا الشمسية السيليكونية مع المكثفات الفائقة.
كفاءة 63%
يتيح هذا المزيج للنظام تخزين الطاقة الشمسية والاستفادة منها في الوقت الفعلي. ومن المثير للإعجاب أن النظام الهجين حقق كفاءة تخزين طاقة بنسبة 63%، إلى جانب كفاءة إجمالية بنسبة 5.17%.
تشير هذه التطورات إلى مستقبل مشرق لتسويق حلول تخزين الطاقة ذاتية الشحن.
وأكد جونغمين كيم، الباحث الأول في قسم تكنولوجيا النانو في المديرية العامة لعلوم وتكنولوجيا المعلومات، على أهمية هذا التطور، قائلاً: “تمثل هذه الدراسة إنجازًا كبيرًا، لأنها تقدم أول جهاز تخزين طاقة ذاتي الشحن في كوريا يدمج بسلاسة المكثفات الفائقة مع الخلايا الشمسية”.
“من خلال الاستفادة من المواد المركبة القائمة على المعادن الانتقالية، قمنا بمعالجة القيود التي تواجه تكنولوجيا تخزين الطاقة التقليدية وعرضنا حلاً مستدامًا للطاقة.”
وأضاف دامين لي، الباحث في مختبر الطاقة المتجددة بجامعة كيونج بوك الوطنية، “إن فريقنا ملتزم بإجراء أبحاث متابعة لتعزيز كفاءة الجهاز بشكل أكبر وإطلاق العنان لإمكاناته التجارية الكاملة”.
ويأتي تطوير جهاز تخزين الطاقة ذاتي الشحن هذا في وقت حاسم حيث يتجه العالم نحو حلول طاقة أنظف.
تعمل هذه التقنية الجديدة على تعزيز قدرات تخزين الطاقة وتمهد الطريق لاستخدام الطاقة الشمسية بكفاءة أكبر، بما يتماشى مع الجهود العالمية الرامية إلى الحد من انبعاثات الكربون وتعزيز الاستدامة.
ومع استمرار الباحثين في تحسين هذه التكنولوجيا، فإن التطبيقات المحتملة لأجهزة الشحن الذاتي واسعة النطاق، بدءاً من تزويد المنازل بالطاقة إلى دعم المركبات الكهربائية.
ويبدو مستقبل تخزين الطاقة واعدًا مع التطورات الناشئة عن هذا التعاون المبتكر.
وفي الختام، يمثل هذا الاختراق خطوة كبيرة نحو تحقيق حلول طاقة فعالة ومستدامة تدعم احتياجات المستهلكين والأهداف البيئية الأوسع.
ويشكل التعاون بين هذه المؤسسات البحثية طريقا واعدا للمضي قدما في السعي إلى الحصول على تكنولوجيات الطاقة المتقدمة.
