Հնդկաստանից հետազոտողները հավի փետուրների հիման վրա մշակել են էներգիայի կուտակման նյութ։ Ջերմային մշակման արդյունքում փետուրները վերածվում են ծակոտկեն ածխածնի, որը ցինկ-գալիումի օքսիդի հետ համակցվելով բարելավում է սուպերկոնդենսատորների՝ արագ լիցք կուտակելու և փոխանցելու ունակ սարքերի, բնութագրերը։ Փորձերում նյութը ցուցադրել է 642 ֆարադ մեկ գրամի հաշվով հատուկ տարողություն, իսկ լիցքավորման և լիցքաթափման 5000 ցիկլից հետո սարքը պահպանել է սկզբնական տարողության 94%-ը։

Հետազոտության արդյունքները հրապարակվել են Scientific Reports ամսագրում։ Մշակումը կարող է օգնել թռչնաբուծության թափոններն օգտագործել երկարատև ծառայող էներգիայի կուտակիչներ ստեղծելու համար։

Ինչպես են փետուրները օգնում կուտակել լիցք

Տեխնոլոգիայի հիմքում կերատինն է՝ սպիտակուցը, որից կազմված են հավի փետուրները։ Տաքացման ընթացքում հետազոտողները դրանք վերափոխել են ծակոտկեն ածխածնային կմախքի։ Դրա կառուցվածքը նպաստում է իոնների տեղաշարժին և էլեկտրոդի ներսում լիցքի կուտակմանը։

Այնուհետև ածխածինը միավորել են ցինկ-գալիումի օքսիդի հետ՝ կիսահաղորդչային նյութի, որը մասնակցում է կոմպոզիտի աշխատանքին։ Ստացված համակցությունը հնարավորություն է տվել բարելավել էլեկտրոդի էլեկտրաքիմիական բնութագրերը։

Փորձարկումներում դրա հատուկ տարողությունը հասել է 642 ֆարադի մեկ գրամի հաշվով։ Սա նյութի՝ լարման փոփոխության դեպքում էլեկտրական լիցք կուտակելու ունակության ցուցանիշն է։ Սակայն առանձին էլեկտրոդի բարձր տարողությունն ինքնին դեռ չի նշանակում, որ պատրաստի սարքը կկարողանա ավելի շատ էներգիա պահել, քան սովորական մարտկոցը․ նման համեմատության համար անհրաժեշտ են ամբողջ կուտակիչի բնութագրերի տվյալներ։

Ինչով են սուպերկոնդենսատորները տարբերվում մարտկոցներից

Սուպերկոնդենսատորների գլխավոր առավելությունը արագ լիցքավորվելու և բարձր հզորությամբ էներգիա փոխանցելու ունակությունն է։ Դրանք նաև կարող են դիմանալ լիցքավորման և լիցքաթափման մեծ թվով ցիկլերի։

Սովորական մարտկոցների, ներառյալ լիթիում-իոնայինների, դեպքում սովորաբար պահեստավորվող էներգիայի խտությունն ավելի բարձր է․ համադրելի չափերի դեպքում դրանք կարող են ավելի երկար սնուցել սարքը։ Այդ պատճառով սուպերկոնդենսատորները հատկապես օգտակար են այնտեղ, որտեղ կարևոր են կարճատև հզոր իմպուլսները, այլ ոչ թե երկարատև ինքնավար աշխատանքը։

Օրինակ՝ նման կուտակիչները կարող են հարթեցնել էլեկտրոնիկայում և էլեկտրատրանսպորտում էներգիայի սպառման կտրուկ տատանումները։ Նման համակարգերում դրանք կարող են լրացնել մարտկոցներին՝ իրենց վրա վերցնելով կարճատև գագաթնակետային ծանրաբեռնվածությունները։

Նոր հետազոտության մեջ փետուրային ածխածնի հիման վրա ստեղծված սարքը լիցքավորման և լիցքաթափման 5000 ցիկլից հետո պահպանել է սկզբնական տարողության 94%-ը։ Սա վկայում է նյութի կայունության մասին անցկացված փորձարկումներում, թեև դրա գործնական ծառայության ժամկետը գնահատելու համար կպահանջվեն լրացուցիչ հետազոտություններ։

Միլիոնավոր տոննա թափոններ կարող են երկրորդ կյանք ստանալ

Հավի փետուրները թռչնաբուծության կողմնակի արտադրանքներից մեկն են։ Դրանց ամուր կառուցվածքը, որը պայմանավորված է կերատինով, դժվարացնում է բնական քայքայումը, իսկ վերամշակումը շատ դեպքերում սահմանափակվում է կերային հավելումներում և այլ արտադրանքներում օգտագործմամբ։

Փետուրների վերածումը ֆունկցիոնալ ածխածնային նյութի առաջարկում է այս հումքի օգտահանման այլընտրանքային եղանակ։ Թափոն դառնալու փոխարեն այն կարող է օգտագործվել էներգիայի կուտակիչների բաղադրիչների արտադրության մեջ։

Միևնույն ժամանակ տեխնոլոգիայի էկոլոգիականությունը դեռ պետք է գնահատվի ամբողջական արտադրական ցիկլում։ Դրա համար կարևոր է հաշվի առնել փետուրների մշակման էներգածախսերը, օգտագործվող ռեագենտները, գործընթացի մասշտաբայնացման հնարավորությունը և պատրաստի սարքերի բնութագրերը։

Կփոխարինե՞ն արդյոք նման կուտակիչները լիթիում-իոնային մարտկոցներին

Առայժմ լիթիում-իոնային մարտկոցների փոխարինման մասին խոսելը վաղ է։ Հետազոտությունը ցույց է տալիս սուպերկոնդենսատորների համար հեռանկարային նյութ, սակայն չի ապացուցում, որ դրա հիման վրա ստեղծված սարքերը կկարողանան իրական պայմաններում ապահովել մարտկոցների հետ համադրելի էներգիայի խտություն, արժեք և հուսալիություն։

Կիրառման ավելի հավանական ոլորտը համակարգերն են, որոնցից պահանջվում է արագ փոխանցել հզորություն և դիմանալ աշխատանքի հաճախակի ցիկլերի։ Եթե տեխնոլոգիան հաջողվի մասշտաբավորել առանց չափազանց մեծ ծախսերի, հավի փետուրները կարող են դառնալ էներգիայի կուտակիչների առանձին բաղադրիչների համար մատչելի հումք և միաժամանակ օգնել կրճատել թռչնաբուծության թափոնների ծավալը։