گامی به سوی توسعه معیارهای استاندارد ارزیابی عملکرد باتری ها، ابرخازن ها و فراتر از آن
گروه تحقیقاتی پروفسور میرفضل اله موسوی از دانشگاه تربیت مدرس (TMU) با همکاری گروه تحقیقاتی پروفسور ریچارد کینر (Richard Kaner) از دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس (UCLA)، در یک مقاله مروری به بررسی روش های مختلف ارزیابی سیستم های ذخیره انرژی الکتریکی پرداخته اند و گامی ارزشمند در راستای استاندارد سازی معیارهای ارزیابی این سیستم ها برداشته اند.
اقبال جامعه جهانی به سمت ابزارهای (Devices) برداشت کننده انرژی از منابع پاک و تجدید پذیر همچون خورشید، باد، جزر و مد دریا و غیره رو به فزونی گذاشته است و ماهیت عدم دسترسی پیوسته به این منابع تجدید پذیر، توسعه روش ها و ابزارهای ذخیره کننده انرژی بخصوص باتری ها و ابرخازن ها را اجتناب ناپذیر کرده است. همچنین توسعه لوازم الکتریکی قابل حمل از قبیل موبایل، لپ تاپ، تبلت و ... و همچنین خودروهای الکتریکی یا هیبریدی لزوم توسعه ابزارهای ذخیره انرژی الکتریکی کارآمد را دوچندان کرده است. این ابزارهای ذخیره کننده انرژی همواره بر اساس معیارهایی چون ظرفیت، انرژی، توان، عمر چرخه ای، میزان خود درشارژ شوندگی و ... ارزیابی می شوند. اما خلا ای که احساس می شد عدم وجود معیارهای استاندارد برای ارزیابی عملکرد ابزارهای ذخیره انرژی الکتریکی بود به گونه ای که آنچه که در آزمایشگاه ها و توسط محققان به عنوان ویژگی های یک ابزار ذخیره انرژی گزارش می شد با آنچه که در عمل از آن ابزار مشاهده می شد بعضا اختلاف چشمگیری داشت.
رقابت علمی برای توسعه ابزارهای ذخیره کننده انرژی نیز به سنجش های بعضا غیرواقع بینانه و نادرست ابزار های ذخیره انرژی الکتریکی دامن می زد، کما اینکه در هر عرصه ای که رقابت علمی و تکنولوژیکی وجود دارد عرصه برای انتصاب ویژگی های ممتاز به یک ابزار که لزوما در عمل ثابت نمی شوند، وجود دارد. نکته مهمتر اینکه هر یک از این ابزار ها با معیارهایی ارزیابی می شوند که بعضا مختص خودشان است، مثلا مفهوم ظرفیت در باتری ها (capacity با واحد مثلا mAh/g) با مفهوم ظرفیت در ابرخازن ها ( Capacitance با واحد مثلا F/g) کاملا متفاوت است و لذا نمی شود و نمی بایست یک ابزار را با معیار ابزار دیگری سنجید. این چالش زمانی پررنگ تر می شود که ما از ابزارهای که به صورت خالص باتری یا ابرخازن است به سمت ابزارهایی برویم که هم ویژگی های باتری ها را دارند و هم ویژگی های ابرخازن ها را از خود به نمایش می گذارند.
در این مقاله مروری اولا ابزارهای ذخیره کننده انرژی الکتریکی در طیفی که شامل خازن های فیزیکی، ابرخازن ها (شامل خازن های لایه دوگانه الکتریکی و شبه خازن ها)، سیستم های هیبریدی، و باتری ها می باشند، دسته بندی شده اند. اصول عملکرد و مبانی علمی هر یک از آنها بیان شده و نهایتا معیارهای استاندارد و درستِ ارزیابی هر یک از این ابزارها بیان شده است تا ناهماهنگی ای که در مقالات مختلف مرتبط با ابزارهای ذخیره انرژی الکتریکی وجود دارد سامان داده شود. اهمیت این مقاله مروری در استاندارد سازیِ معیار های ارزیابی ابزار های ذخیره انرژی از آن جهت برجسته و ممتاز می باشد که پژوهشگرانی که در عرصه ذخیره انرژی فعالیت می کنند از زمینه های (Background) علمی متفاوت (همچون رشته های مواد، رشته های مختلف مهندسی، فیزیک، شیمی،...) برخوردار هستند که لزوما با دانش الکتروشیمی و تحلیل درست خروجی های آن ممکن است خیلی آشنا نباشند.
نویسندگان این مقاله مروری، که در مجله Chemical Society Reviews با ضریب تاثیر ۴۰ به چاپ رسیده است
(Chem. Soc. Rev., 2019, 48, 1272-1341)
امیدوارند که این مقاله به مثابه یک نقشه راه، مسیر پیش روی محققان عرصه توسعه ابزارهای ذخیره کننده انرژی الکتریکی را به خوبی روشن سازد.
عکس پشت جلد مجله در شماره ای که این مقاله به چاپ رسیده است به تصویری از این مقاله مروری اختصاص داده شده است که به نوعی بازگو کننده اهمیت آن می باشد
برای مشاهده کامل این پژوهش، لینک مقاله را کلیک نمایید.
لینک خبر فدراسیون علم ایران: http://isef.ir/news/65894
لینک خبر دیده بان علم ایران:http://www.isw.ir/44351/