Super sürətli ion tuneli

Elektriklə işləyən cihazlarla dolu müasir bir dünyada yaşayırıq. Yeni texnologiyaların inkişafı cib telefonları, noutbuklar, planşetlər və digər bir çox mobil cihazların hər addımda yanımızda olmasını təmin edir. Li-ion şarj edilə bilən batareyalar adlanan litium-ion batareyaları, ən çox mobil cihazları gücləndirmək üçün istifadə olunur, lakin yavaş şarj olmaları, qısa xidmət müddəti və ətraf mühitin çirklənməsi (ağır metalların yüksək miqdarı, məsələn, kobalt) səbəbindən, getdikcə daha çox diqqət yetirilir Super kondansatörlər yönəldilmişdir. Bunlar xüsusiyyətlərə malik cihazlardır Təkər və akkumulyatorlar und Kondansatörlər birləşdirmək. Nə ilə əlaqəlidir? Daha uzun xidmət müddəti, daha asan təkrar emal və hər şeydən əvvəl daha sürətli şarj, bu da vaxta qənaət deməkdir. Axı vaxt puldur.

Şəkil mənbəyi: Pixabay

Bunun üstünlükləri Super kondansatörlər iki əsas elementdən ibarət olan strukturlarında yatmaq. Birincisi, bir-birindən qısa qapanmalardan qoruyan məsaməli bir materialla ayrılmış iki yüksək məsaməli elektroddan ibarət bir sistemdir. Çox vaxt, superkondensatorun bu hissəsi bir səbəbdən bu cihazlarda istifadə olunan aktivləşdirilmiş karbon əsasında hazırlanır. Məsamələrində superkondensatorun ikinci əsas komponenti - ionları olan elektrolit, yəni elektrik yükünə malik olan atomlar (müsbət yüklü - kationlar və mənfi yüklü - anyonlar). Elektrodlar arasında tətbiq olunan gərginliyə görə, ionlar məsaməli materialın içərisində hərəkət edə bilər. Maraqlısı budur daha çox enerji cihazda saxlansa, elektrodların içərisində daha çox məsamə var. Dava və s. Kimi komponentləri nəzərə almırsınızsa, deyə bilərsiniz.

Bəs superkondensatorları bu qədər perspektivli edən nədir? Enerji anbarı? Bunlar əvvəllər bəhs edilən məsamələr və ionların hərəkət yoludur. Gözenekli elektrodların içərisindəki kanalların diametri və uzunluğu kritikdir. Məsamələr genişdirsə, cihaz tez bir zamanda şarj olur, ancaq az enerji verir, halbuki diametri azaldılsa, daha çox enerji verilə bilər, lakin cihaz daha yavaş şarj olur. Bəs dar məsamələrdə ionları sürətləndirməyin bir yolu varmı? Bu barədə Polşa Elmlər Akademiyasının Fiziki Kimya İnstitutunun (IPC PAS) alimi Svyatoslaw Kondrat Nature Communications jurnalının noyabr sayında yazmışdır.

Tədqiqat müəllifləri gözenekli bir materialdan istifadə etdilər Karbon bazası məsamə diametri nanometrdən az olan, bunun sayəsində 1 nm-in metrin milyarddan biri olduğunu qeyd etmək lazımdır. Bu səbəbdən bu məsamələr o qədər kiçikdir ki, insan gözü ilə görülə bilməz. Material, maye vəziyyətdə olan bir duzdan başqa bir şey olmayan, ancaq su kimi bir həlledici olmayan bir ion maye ilə isladılmışdır. İonik maye buna görə mayeləşdirilmiş bir duzdur. İon mayedən gələn ionlar məsamələri doldurur və elektrodlar arasında bir gərginlik tətbiq edildikdə hərəkət etməyə başlayırlar. Bəs qütbləşmə daha uzun sürərsə nə olar? Bütün ionlar eyni sürətlə hərəkət edir? Təəssüf ki, elektrodların içindəki ionlar əks istiqamətlərdə hərəkət edərək bir tuneldəki avtomobillər kimi davranırlar. Bundan əlavə, hər biri bir şossedəki kimi bir deyil, bir zolaqla hərəkət edir. Bir maşın belə ilişib qalarsa, digərləri əyləc etməyə başlayır. Bu, tunelin tutumunu azaldır və tıxac yaranır. Eyni şey, içindəki məsamələrdə olur Super kondansatör yerlərdə tıxanmaq. Bu, cihazın səmərəliliyinin azalmasına gətirib çıxarır, xüsusən a Yükləmə müddətinin qısaldılması.