Πώς θα σας φαινόταν αν θα μπορούσατε να φορτίσετε πλήρως την μπαταρία του smartphone σας μέσα σε ένα λεπτό; Θα ήταν πραγματικά πολύ βολικό και θα μπορούσε να επιτρέψει στους κατασκευαστές να χρησιμοποιούν μπαταρίες μικρότερης χωρητικότητας μέσα στις συσκευές τους. Κατά συνέπεια, θα υπήρχε περισσότερος χώρος στο εσωτερικό αυτών των συσκευών για να προστεθούν τα εξαρτήματα που απαιτούνται για βελτιωμένες δυνατότητες επεξεργασίας, υπολογισμού και δεδομένων.
Όλα αυτά ενδέχεται να γίνουν πραγματικότητα χάριν σε μια νέα τεχνική που ανακάλυψαν ερευνητές του University of Colorado, η οποία θα μπορούσε να δώσει τη δυνατότητα πλήρους φόρτισης μιας μπαταρίας μέσα σε μόλις 1 λεπτό.
Η νέα τεχνική βασίζεται στην κίνηση των ιόντων μέσω υπερπυκνωτών. Ένα ιόν είναι ένα άτομο που έχει καθαρό θετικό φορτίο και ένας υπερπυκνωτής χρησιμοποιείται για την αποθήκευση ενέργειας κατά τη διάρκεια κύκλων φόρτισης και εκφόρτισης υψηλού ρεύματος, μικρής διάρκειας. Ο ερευνητής Ankur Gupta ανακάλυψε ότι κάνοντας τα ιόντα να κινούνται πιο αποτελεσματικά, η φόρτιση και η απελευθέρωση της ενέργειας θα είναι ταχύτερη, επιτρέποντας στην μπαταρία μέσα στο smartphone να πηγαίνει από το 0% στο 100% σε ένα λεπτό ή και λιγότερο.
Ο Gupta σημειώνει ότι ενώ ορισμένες από αυτές τις τεχνικές έχουν χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη της ροής σε πορώδη υλικά, όπως οι δεξαμενές πετρελαίου και η διήθηση νερού, δεν έχουν μελετηθεί πλήρως για συστήματα αποθήκευσης ενέργειας.
Δεδομένου του κρίσιμου ρόλου της ενέργειας για το μέλλον του πλανήτη, εμπνεύστηκα να εφαρμόσω τις γνώσεις μου ως χημικός μηχανικός για την εξέλιξη των συσκευών αποθήκευσης ενέργειας. Ένιωσα ότι το θέμα ήταν κάπως ανεξερεύνητο και ως εκ τούτου, ήταν η τέλεια ευκαιρία. Η κύρια αρετή των υπερπυκνωτών εντοπίζεται στην ταχύτητα τους. Πώς μπορούμε λοιπόν να κάνουμε τη φόρτιση και την απελευθέρωση της ενέργειας τους ταχύτερη; Με την αποτελεσματικότερη κυκλοφορία των ιόντων.
Ένα από τα μεγαλύτερα ευρήματα των ερευνητών αποκαλύπτει τον διαφορετικό τρόπο με τον οποίο κινούνται τα ιόντα σε σχέση με τα ηλεκτρόνια στις διασταυρώσεις μικροσκοπικών πόρων νανοκλίμακας. Η έρευνα διαπίστωσε επίσης ότι οι κινήσεις των ιόντων είναι διαφορετικές από ό,τι αναμενόταν βάσει του νόμου του Kirchhoff (ο τελευταίος χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της ροής του ρεύματος στα ηλεκτρικά κυκλώματα από το 1845).
Μέσω αυτής της έρευνας, η κίνηση των ιόντων σε ένα πολύπλοκο δίκτυο χιλιάδων διασυνδεδεμένων πόρων μπορεί να προσομοιωθεί και να προβλεφθεί σε λίγα μόνο λεπτά. Λέει ο Gupta: «Αυτό είναι το άλμα της εργασίας. Βρήκαμε τον χαμένο κρίκο».
Δεν είναι σαφές πόσος χρόνος θα χρειαστεί για να μετατραπεί αυτή η έρευνα στο εργαστήριο σε πραγματική τεχνολογία που θα βρίσκεται στα smartphones μας. Ωστόσο, η πιθανή χρησιμότητα της ενδέχεται να επισπεύσει τις διαδικασίες και να βρει πολλούς ενδιαφερόμενους στις μεγάλες εταιρείες τεχνολογίας. Εκτός, όμως, από τα smartphones, η τεχνική θα μπορούσε να βρει εφαρμογή και στις μπαταρίες των ηλεκτρικών οχημάτων, με τους ερευνητές να κάνουν λόγο για πλήρη φόρτιση μέσα σε 10 λεπτά!
*Η κεντρική εικόνα προέρχεται από τον Pascal Brändle on Unsplash
[via]
