ابتكار جديد في تخزين الطاقة: جهاز ذاتي الشحن عالي الأداء يجمع بين الطاقة الشمسية والمكثفات الفائقة

تطوير جهاز تخزين طاقة ذاتي الشحن يجمع بين الخلايا الشمسية والمكثفات الفائقة بفضل تقنية مبتكرة.

طور فريق بحثي من معهد DGIST وجامعة كيونجبوك جهاز تخزين طاقة ذاتي الشحن يجمع بين الخلايا الشمسية والمكثفات الفائقة. يستخدم الجهاز مواد مركبة من المعادن الانتقالية لتحسين الكفاءة، ويتميز بقدرة عالية على تخزين الطاقة بسرعة وكفاءة، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في الأجهزة ذات الاستهلاك العالي للطاقة. تفتح هذه التكنولوجيا آفاقًا جديدة لتطبيقات الطاقة المستدامة.

تطوير جهاز تخزين طاقة ذاتي الشحن عالي الأداء يجمع بين الخلايا الشمسية والمكثفات الفائقة

نجح فريق بحثي بقيادة جيونجمين كيم، الباحث الرئيسي في معهد DGIST، بالتعاون مع دامين لي، الباحث في مركز الأبحاث الإقليمي بجامعة كيونجبوك الوطنية، في تطوير جهاز تخزين طاقة ذاتي الشحن قادر على تخزين الطاقة الشمسية بكفاءة عالية. يمثل هذا الابتكار قفزة نوعية في تكنولوجيا تخزين الطاقة، حيث جمع الفريق بين المكثفات الفائقة والخلايا الشمسية لتحقيق أداء متقدم.

موضوعات مرشحة

زيت بذور الورد: سر الجمال الطبيعي لبشرة نضرة وشعر قوي

تحسين كبير في أداء المكثفات الفائقة

اعتمد الفريق البحثي في تصميم الأقطاب الكهربائية على مركب من الكربونات والهيدروكسيد القائم على النيكل، مع إضافة أيونات معادن انتقالية مثل المنغنيز والكوبالت والنحاس والحديد والزنك لتعزيز التوصيلية والاستقرار. أدت هذه التقنية إلى تحسين كبير في أداء أجهزة تخزين الطاقة، مما حقق تقدمًا ملحوظًا في كثافة الطاقة وكثافة القدرة واستقرار الشحن والتفريغ. وتمكنت الدراسة من تحقيق كثافة طاقة تصل إلى 35.5 واط ساعي لكل كيلوجرام، وهي أعلى بكثير من القيم المسجلة في الدراسات السابقة التي تراوحت بين 5 و20 واط ساعي لكل كيلوجرام. كما أظهرت كثافة قدرة بلغت 2555.6 واط لكل كيلوجرام، متفوقة بشكل كبير على القيم السابقة التي لم تتجاوز 1000 واط لكل كيلوجرام. هذه الأرقام تؤكد قدرة الجهاز على إطلاق طاقة عالية بسرعة، مما يجعله مثاليًا لتشغيل الأجهزة ذات الاستهلاك العالي للطاقة. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت التجارب أن أداء الجهاز لم يتدهور بشكل ملحوظ خلال دورات الشحن والتفريغ المتكررة، مما يشير إلى عمر افتراضي طويل للجهاز.

موضوعات مرشحة

"يَا اللِّي قَاعْدِينْ يِكْفيكُوا شَرِّ الْجَايِّينْ": كيف يعكس المثل خوفنا من التغيرات

نظام مبتكر يجمع بين الطاقة الشمسية والتخزين

إلى جانب تحسين المكثفات الفائقة، قام الفريق بتطوير نظام يجمع بين خلايا شمسية من السيليكون والمكثفات الفائقة، مما يتيح تخزين الطاقة الشمسية واستخدامها في الوقت الفعلي. أظهر النظام كفاءة تخزين للطاقة بلغت 63% وكفاءة إجمالية بلغت 5.17%، مما يثبت جدوى هذا الجهاز كحل مستدام للطاقة الذاتية الشحن وقابلاً للتطبيق التجاري.

تصريحات الباحثين ودعم البحث

أوضح جيونجمين كيم، الباحث الرئيسي في قسم تقنية النانو بـ DGIST، قائلاً: "يمثل هذا الإنجاز تطورًا كبيرًا، حيث تمكنا من تطوير أول جهاز تخزين طاقة ذاتي الشحن في كوريا يجمع بين المكثفات الفائقة والخلايا الشمسية. باستخدام المواد المركبة القائمة على المعادن الانتقالية، تغلبنا على قيود أجهزة تخزين الطاقة وقدمنا حلاً مستدامًا للطاقة."

وأضاف دامين لي من جامعة كيونجبوك: "سنواصل إجراء أبحاث متابعة لتحسين كفاءة الجهاز وتعزيز إمكانيات تسويقه."

موضوعات مرشحة

كيف تفصل حدقة العين بين الذكريات الجديدة والقديمة أثناء النوم؟

مستقبل تكنولوجيا تخزين الطاقة

تم تنفيذ هذا البحث بدعم من مشروعات DGIST الأساسية، وبرامج الباحثين في بداية مشوارهم المهني، ومركز الأبحاث الإقليمي بجامعة كيونجبوك للطاقة الذكية المحايدة كربونيًا. النتائج البحثية نُشرت في مجلة Energy في ديسمبر، مما يفتح الباب لمزيد من الابتكارات في مجال الطاقة المستدامة وتحسين كفاءة أجهزة تخزين الطاقة ذاتية الشحن.