ارزیابی عملکرد کربن فعال با سطح ویژه‌ی بالا از پیش‌ماده‌ی زیستی پوست نارگیل در سامانه‌های ابرخازنی هیبرید روی‌یون با قابلیت شارژ/دشارژ سریع

پیشرفت روزافزون وسایل الکترونیکی قابل‌حمل و خودروهای برقی، تقاضا برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی با کارایی بالا را به شدت افزایش می‌دهد. اما متأسفانه فناوری‌های فعلی در این حوزه هرکدام نقاط ضعف خاص خود را دارند. ابرخازن‌ها از چگالی انرژی پایین رنج می‌برند، باتری‌های لیتیم‌یون با مخاطرات ایمنی همراه هستند و باتری‌های قلیایی روی/دی‌اکسید منگنز نیز پایداری مناسبی در طول چرخه‌های مکرر ندارند. در این پژوهش، ما نوع جدیدی از سیستم ذخیره‌سازی انرژی با عنوان ابرخازن هیبریدی روی‌یون (ZHS) معرفی می‌کنیم که در آن از کربن فعال، فلز روی و محلول آبی سولفات روی به‌ترتیب به‌عنوان الکترود مثبت، الکترود منفی و الکترولیت استفاده می‌شود. عملکرد این دستگاه بر پایه‌ی دو فرایند برگشت‌پذیر استوار است: جذب و دفع یون‌ها روی سطح کربن فعال در سمت کاتد، و رسوب‌گذاری و حل‌شدن یون‌های روی روی آند فلزی. این مکانیسم دوگانه به ابرخازن‌های هیبریدی روی‌یون امکان می‌دهد تا انرژی الکتریکی را به‌طور مکرر و با سرعت بالا ذخیره و آزاد کنند. نتایج نشان می‌دهد که این دستگاه‌ها به ظرفیت ویژه‌ای معادل ۱۰۰ میلی‌آمپر ساعت بر گرم و پایداری چرخه‌ای مطلوب دست می‌یابند. با توجه به ایمنی عالی، قابلیت شارژ/دشارژ سریع و طول‌عمر بسیار زیاد، این ابرخازن‌های هیبریدی روی‌یون می‌توانند به‌عنوان گزینه‌هایی امیدوارکننده برای نسل بعدی سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی مطرح شوند.