Supercapacitors هڪ مناسب نالي واري قسم جي ڊوائيس آهي جيڪا روايتي بيٽرين جي ڀيٽ ۾ وڌيڪ تيز توانائي کي ذخيرو ۽ پهچائي سگھي ٿي. اهي ايپليڪيشنن جي اعلي مطالبن ۾ آهن جن ۾ برقي ڪار، وائرليس ٽيليڪميونيڪيشن ۽ اعلي طاقتور ليزر شامل آهن.

پر انهن ايپليڪيشنن کي محسوس ڪرڻ لاءِ، سپر ڪيپيسٽرز کي بهتر اليڪٽروڊس جي ضرورت هوندي آهي، جيڪي سپر ڪيپيسيٽر کي انهن ڊوائيسز سان ڳنڍيندا آهن جيڪي انهن جي توانائي تي منحصر هوندا آهن. اهي اليڪٽروڊز کي وڏي پيماني تي ٺاهڻ لاءِ تيز ۽ سستا هجڻ گهرجن ۽ انهن جي برقي لوڊ کي تيزيءَ سان چارج ۽ خارج ڪرڻ جي قابل پڻ. واشنگٽن يونيورسٽي ۾ انجنيئرن جي هڪ ٽيم جو خيال آهي ته اهي سپر ڪيپيسيٽر اليڪٽرروڊ مواد تيار ڪرڻ لاءِ هڪ عمل سان آيا آهن جيڪي انهن سخت صنعتي ۽ استعمال جي مطالبن کي پورا ڪندا.

محقق، مواد سائنس ۽ انجنيئرنگ جي UW اسسٽنٽ پروفيسر پيٽر پازوسڪي جي اڳواڻي ۾، ​​17 جولاء تي هڪ مقالو شايع ڪيو جرنل نيچر مائڪرو سسٽم ۽ نانو انجينيئرنگ ۾ انهن جي سپر ڪيپيسيٽر اليڪٽرروڊ ۽ تيز، سستي طريقي سان انهن کي ٺاهيو. انهن جو نئون طريقو ڪاربن سان مالا مال مواد سان شروع ٿئي ٿو جيڪو هڪ گهٽ کثافت ميٽرڪس ۾ خشڪ ڪيو ويو آهي جنهن کي ايروگل سڏيو ويندو آهي. هي ايئر جيل پنهنجي طور تي هڪ خام اليڪٽرروڊ طور ڪم ڪري سگهي ٿو، پر Pauzauskie جي ٽيم ان جي گنجائش کي ٻيڻو ڪري ڇڏيو، جيڪو برقي چارج کي ذخيرو ڪرڻ جي صلاحيت آهي.

اهي سستا شروع ٿيندڙ مواد، هڪ منظم ترتيب واري عمل سان گڏ، صنعتي ايپليڪيشن لاء ٻه عام رڪاوٽون گھٽ ڪن ٿا: قيمت ۽ رفتار.

"صنعتي ايپليڪيشنن ۾، وقت پئسا آهي،" Pauzauskie چيو. ”اسان انهن اليڪٽروڊز لاءِ شروعاتي مواد ڪلاڪن جي بجاءِ هفتن ۾ ٺاهي سگهون ٿا. ۽ اهو اعلي ڪارڪردگي سپر ڪيپيسيٽر اليڪٽرروڊس ٺاهڻ لاءِ سنٿيسس جي قيمت کي خاص طور تي گهٽائي سگھي ٿو.

موثر سپر ڪيپيسيٽر اليڪٽروڊس ڪاربان سان ڀريل مواد مان ٺهيل آهن جن جي مٿاڇري واري ايراضي پڻ آهي. بعد ۾ گهربل ضرورت نازڪ آهي ڇاڪاڻ ته منفرد طريقي سان سپر ڪيپيسٽرز برقي چارج کي محفوظ ڪن ٿا. جڏهن ته هڪ روايتي بيٽري پنهنجي اندر ٿيندڙ ڪيميائي رد عملن ذريعي برقي چارجن کي محفوظ ڪري ٿي، ان جي بدران هڪ سپر ڪيپيسيٽر پنهنجي سطح تي مثبت ۽ منفي چارجز کي محفوظ ۽ الڳ ڪري ٿو.

"Supercapacitors بيٽرين جي ڀيٽ ۾ تمام تيز ڪم ڪري سگھن ٿا ڇو ته اھي محدود نه آھن رد عمل جي رفتار سان يا پيداوار جيڪي ٺاھي سگھن ٿيون،" ڪو-ليڊ ليکڪ ميٿيو لم چيو، مواد سائنس ۽ انجنيئرنگ ڊپارٽمينٽ ۾ UW ڊاڪٽريٽ جي شاگرد. "Supercapacitors تمام جلدي چارج ۽ ڊسچارج ڪري سگهن ٿا، اهو ئي سبب آهي ته اهي طاقت جي انهن 'دال' کي پهچائڻ ۾ عظيم آهن."

”انهن وٽ سيٽنگن ۾ بهترين ايپليڪيشنون آهن جتي هڪ بيٽري پنهنجي طور تي تمام سست آهي ،“ ساٿي ليڊ ليکڪ ميٿيو ڪرين چيو ، يو ڊبليو ڊپارٽمينٽ آف ڪيميڪل انجنيئرنگ ۾ ڊاڪٽريٽ جي شاگرد. "انهن لمحن ۾ جتي بيٽري تمام سست آهي توانائي جي مطالبن کي پورو ڪرڻ لاء، هڪ سپر ڪيپيسيٽر هڪ اعلي سطح واري علائقي جي اليڪٽرروڊ سان جلدي ۾ 'ڪيڪ' ڪري سگهي ٿو ۽ توانائي جي خساري کي پورو ڪري سگهي ٿو.

هڪ موثر اليڪٽرروڊ لاءِ مٿاڇري واري علائقي کي حاصل ڪرڻ لاءِ، ٽيم ايروگلز استعمال ڪئي. اهي گلي، جيل جهڙيون شيون آهن جيڪي خشڪ ڪرڻ ۽ گرم ڪرڻ جي خاص علاج مان گذريا آهن انهن جي مائع اجزاء کي هوا يا ٻي گئس سان تبديل ڪرڻ لاء. اهي طريقا جيل جي 3-D ساخت کي محفوظ ڪن ٿا، ان کي هڪ مٿاڇري وارو علائقو ۽ انتهائي گهٽ کثافت ڏئي ٿو. اهو جيل-اي مان سمورو پاڻي ڪڍڻ جهڙو آهي بغير ڪنهن ڇڪڻ جي.

”ايئرجيل جو هڪ گرام هڪ فوٽ بال جي ميدان جيترو مٿاڇري واري علائقي تي مشتمل آهي،“ پازوسڪي چيو.

ڪرين هڪ جيل جهڙو پوليمر مان ايروجيلز ٺاهيو، هڪ مواد جيڪو ورجائيندڙ ساختي يونٽن سان، فارملڊيهائيڊ ۽ ٻين ڪاربن تي ٻڌل ماليڪيولن مان ٺاهيو ويو. انهي ڳالهه کي يقيني بڻائي ٿو ته انهن جي ڊوائيس، اڄ جي سپر ڪيپيسيٽر اليڪٽرروڊس وانگر، ڪاربان اميرن واري مواد تي مشتمل هوندي.

اڳي، لِم اهو ڏيکاريو ته گرافين شامل ڪيو ويو- جيڪو ڪاربن جي هڪ شيٽ آهي صرف هڪ ايٽم ٿلهو- جيل ۾ نتيجو پيدا ٿيندڙ ايئر جيل کي سپر ڪيپيسيٽر ملڪيت سان. پر، ليم ۽ ڪرين کي ايروگل جي ڪارڪردگي کي بهتر بڻائڻ جي ضرورت آهي، ۽ ٺهڪندڙ عمل کي سستو ۽ آسان بڻائي ٿو.

ليم جي پوئين تجربن ۾، گرافين کي شامل ڪرڻ ايروگل جي صلاحيت کي بهتر نه ڪيو هو. تنهن ڪري انهن بدران ايروجيلز کي يا ته مولبيڊينم ڊسلفائيڊ يا ٽنگسٽن ڊسلفائيڊ جي پتلي چادرن سان ڀريو. ٻئي ڪيميائي اڄ وڏي پيماني تي صنعتي لوڻ ۾ استعمال ٿيندا آهن.

محققن ٻنهي مواد کي تيز فريڪوئنسي آواز جي لهرن سان علاج ڪيو ته جيئن انهن کي ٿلهي چادرن ۾ ٽوڙي ۽ انهن کي ڪاربن سان مالا مال جيل ميٽرڪس ۾ شامل ڪيو وڃي. اهي ٻن ڪلاڪن کان به گهٽ وقت ۾ مڪمل لوڊ ٿيل گلي جيل کي گڏ ڪري سگھن ٿا، جڏهن ته ٻيا طريقا ڪيترائي ڏينهن وٺندا.

خشڪ، گهٽ کثافت وارو ايروگل حاصل ڪرڻ کان پوءِ، هنن ان کي چپپڻ ۽ ٻي ڪاربان سان مالامال مواد سان ملائي هڪ صنعتي ”آٽو“ ٺاهيو، جنهن کي لِم صرف چند هزار انچ ٿلهي چادرن تائين پهچائي سگهي ٿو. هنن اٽي مان اڌ انچ جي ڊسڪ کي ڪٽي ڇڏيو ۽ انهن کي سادو ڪوئن سيل جي بيٽري casings ۾ گڏ ڪيو ته جيئن مواد جي اثرائيت کي سپر ڪيپيسيٽر اليڪٽرروڊ طور جانچيو وڃي.

نه رڳو انهن جا اليڪٽروڊ تيز، سادو ۽ آسانيءَ سان ٺهڪندڙ هئا، پر انهن صرف ڪاربن سان مالا مال ايئرگل کان گهٽ ۾ گهٽ 127 سيڪڙو وڏي گنجائش به رکي ٿي.

لم ۽ ڪرين کي اميد آهي ته ايروجيلز جيڪي مولبيڊينم ڊسلفائيڊ يا ٽنگسٽن ڊسلفائيڊ جي اڃا به وڌيڪ پتلي شيٽ سان ڀريل آهن- انهن جو ٿلهو 10 کان 100 ايٽم هو- هڪ وڌيڪ بهتر ڪارڪردگي ڏيکاريندا. پر پهرين، اهي ڏيکارڻ چاهيندا هئا ته لوڊ ٿيل ايروگلز تيز ۽ سستا هوندا، جيڪي صنعتي پيداوار لاء هڪ ضروري قدم آهن. ٺيڪ ٺاڪ ايندڙ اچي ٿو.

ٽيم کي يقين آهي ته اهي ڪوششون سائنس کي اڳتي وڌائڻ ۾ مدد ڪري سگھن ٿيون جيتوڻيڪ سپر ڪيپيسيٽر اليڪٽرروڊس جي دائري کان ٻاهر. انهن جو ايروگل معطل ٿيل موليبڊينم ڊسلفائيڊ شايد ڪافي مستحڪم رهي سگهي ٿو ته هائيڊروجن جي پيداوار کي متحرڪ ڪرڻ لاءِ. ۽ انهن جو طريقو تيزيءَ سان ايروجيلز ۾ مواد کي ڇڪڻ لاءِ اعليٰ ڪيپيسيٽينس بيٽرين يا ڪيٽيليسس تي لاڳو ٿي سگهي ٿو.