Recently in Power Sources Category

مهندسين دانشگاه MIT روشي را ايجاد كرده اند كه امكان انتقال سريع انرژي الكتريكي را فراهم مي كند، پيش رفتي كه مي تواند منجر به باتري هاي كوچك تر و سبك تر براي تلفن هاي همراه و ساير دستگاه ها شود. اين باتري مي تواند به جاي چند ساعت در چند ثانيه شارژ شود.

به گزارش خبرگزاري برق،‌ الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز)، اين كار جديد مي تواند امكان شارژ باتري هاي خودروهاي الكتريكي را نيز فراهم كند،‌ هر چند اين كاربرد خاص با توجه به مقدار توان قابل دست رسي براي صاحب خانه از شبكه ي برق محدود مي شود.

اين كار كه توسط گربرند سدر، استاد مهندسي و علوم مواد سرپرستي شد،‌ در نسخه ي 12 مارچ مجله ي Nature منتشر شد. با توجه به اين كه ماده ي به كار رفته، جديد نيست و پژوهش گران تنها تغيير ساده اي در شيوه ي توليد آن ايجاد كرده اند، سدر بر اين باور است كه اين كار طي دو تا سه سال آتي روانه ي بازار مي شود.

باتري هاي ليتيمي قابل شارژ جديد چگالي انرژي بسيار بالايي دارند و براي انباشت مقدار زيادي بار الكتريكي مناسب هستند. اين باتري ها آهنگ توان را به طور نسبي كاهش مي دهند و در دريافت و تخليه ي اين انرژي كند عمل مي كنند. باتري هاي كنوني را در خودروهاي الكتريكي در نظر بگيريد. سدر گفت: "اين باتري ها انرژي بسيار زيادي دارند،‌ بنابراين مي توان با سرعت 55 مايل در ساعت براي مدت زمان طولاني رانندگي كرد اما توان پايين است و نمي توان به سرعت شتاب گرفت."

اما چرا از ميزان توان پايين استفاده مي شود؟ پيش از اين ها دانش مندان تصور مي كردند كه يون هاي ليتيم كه وظيفه ي حمل بار در طول باتري را هم راه با الكترون ها بر عهده دارند، درون ماده به كندي حركت مي كنند.

حدود پنج سال پيش سدر و هم كارانش كشف شگفت انگيزي را انجام دادند. محاسبات رايانه اي ماده ي باتري شناخته شده يعني فسفات آهن ليتيم پيش بيني كرد كه يون هاي ليتيم اين ماده در حقيقت با سرعت بسيار بالايي حركت مي كنند.

سدر گفت: "اگر انتقال يون هاي ليتيم بسيار سريع باشد، چيز ديگري مشكل آفرين است."

محاسبات بيش تر نشان داد كه يون هاي ليتيم در حقيقت مي توانند بسيار سريع در داخل ماده حركت كنند اما تنها از طريق تونل هاي قابل دست يابي از سطح ماده. اگر يك يون ليتيم در سطح ماده در مقابل ورودي يكي از تونل ها قرار گيرد، مشكلي پيش نمي آيد: اين يون درون تونل به حركت در مي آيد. اما اگر يون مقابل تونل قرار نگيرد، به ورودي تونل نمي رسد چون نمي تواند حركت كند.

سدر و بيونگوو كانگ، دانشجوي فارغ التحصيل مهندسي و علوم مواد، روشي براي حل مشكل با ايجاد ساختار سطح جديد ابداع كردند كه به يون هاي ليتيم اجازه مي دهد در قسمت بيروني ماده به سرعت حركت كنند. زماني كه يك يون حين گردش در روي سطح ماده به يكي از تونل ها مي رسد،‌ فورا به درون آن كشيده مي شود.

با به كارگيري روش جديد، آن ها به سمت ساخت يك باتري كوچك حركت كردند كه مي تواند ظرف 10 تا 20 ثانيه شارژ يا تخليه شود (زمان شارژ يا تخليه ي براي سلول ساخته شده از ماده ي توسعه نيافته 6 دقيقه است).

سدر توضيح داد كه آزمايش هاي بيش تر نشان داد كه بر خلاف ساير مواد باتري، اين ماده ي جديد مانند زماني كه مرتبا شارژ و تخليه مي شود، دچار تنزل نمي شود. اين امر مي تواند منجر به ساخت باتري هاي كوچك تر و سبك تر شود چون مواد كم تري مورد نياز خواهد بود.

سدر و كانگ مقاله ي خود را در مجله ي Nature اين گونه به پايان رساندند: "توانايي شارژ و تخليه ي باتري ها ظرف چند ثانيه به جاي چندين ساعت مي تواند راهي به سمت لوازم تكنولوژيكي بگشايد و دگرگوني هايي را در شيوه ي زندگي فراهم كند."

اين كار از طرف سازمان علمي ملي به واسطه ي برنامه ي مراكز مهندسي و علوم پژوهشي مواد و برنامه ي باتري هايي براي انتقال پيش رفته ي دپارتمان انرژي امريكا حمايت مي شد و تحت ليسانس دو شركت قرار داشت.

توسعه ی تولید برق از طریق نور خورشید، امواج دریا و باد و پیدایش سریع خودرهای هیبریدی، نیاز به ذخیره کننده های انرژی با ویژگی های انعطاف پذیری و قابلیت اطمینان بالا و ظرفیت بالا را به همراه دارد. هم اکنون تیمی از محققان پنستیت در حال کار بر روی نوعی خازن های فروالکتریکی پلیمری هستند که که توانایی انتقال توان را سریع تر و بهتر از باتری های معمولی دارند.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از ساینس دیلی، پرفسور کوینگ ونگ، استادیار موسسه علوم و مهندسی مواد نقل می کند: "باتری های الکتریکی بخش مهمی از سیستم های الکتریکی و الکترونیکی می باشند. حتی سیستم های های انرژی تجدید پذیر مانند سلولهای خورشیدی نیازمند جایی برای ذخیره ی انرژی به منظور استفاده در طول شب می باشند."

ونگ و گروه تحقیقاتیش در 236 امین نشست انجمن ملی شیمی آمریکا ( 20 آگوست، فیلادلفیا ) از توسعه ی پلیمرهای قابل تنظیم چگالی بار و نانوکمپوزیت های سرامیکی که می توانند نقش ذخیره کننده انرژی برای خازن ها را داشته باشند، خبر داد. ونگ معتقد است خازن های پلیمری خوب تنظیم شده می توانند جای باتری ها را بگیرند.

ونگ همچنین اضافه کرد:" مواد مورد استفاده معمول،سرامیکی هستند که وزن زیادی دارند و شکننده می باشند. الکترونیک موبایل نیاز به ذخیره کننده های سبک دارد."

این محققان که اسامی آنها ونگ، یینگ لو ( پست دکترا )، جیسون کلاد و جون جون لی ( فارغ التحصیلان در رشته علوم و مهندسی مواد ) می باشد، پلیمری از وینی لیدن فلوراید و تری فلورواتیلن به همراه کلورو تری فلورواتیلن ساخته اند که در دمای اتاق نفوذپذیری دی الکتریکی خیلی بالایی دارد. نفوپذیری معیاری از بار ذخیره شده در ماده به هنگام اعمال میدان الکتریکی می باشد. همچنین ضریب دی الکتریک مشخص می کند که آن ماده، چقدر توانایی ذخیره انرژی را در خازن دارد. محققان همچنین پی بردند که با تغییر اجزای شیمیایی پلیمر، می توان خواص دی الکترکی و چگای انرژی را تغییر داد.

خودروهای هیبریدی هدف خوبی برای خازن های پلیمری فروالکتریکی می باشند. چرا که این خودرها در هنگام حرکت در سر پایینی، انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند و باتری هایشان را برای استفاده بعدی شارژ می کنند. باتری های معمول سنگین هستند و امکان فراهم آوردن انرژی مناسب و زیاد در هنگام شتاب گیری سریع خودر را ندارند.

ونگ و لی در تغییراتی که روی این پلیمر با اضافه کردن نانو اجزای سرامیکی دادند، توانستند چگالی انرژی را ارتقا دهند. این امر به این دلیل است که سرامیک ها نسبت به پلیمرها نفوذپذیری بالاتری دارند. محققان معتقند با ترکیب پلیمرها و سرامیک هایی با نفوذپذیری بالا به موادی می رسیم که چگالی ذخیره کنندگی بالایی دارند. مواد سرامیکی همچنین میدان شکست بالایی نیز دارند. ولتاژ شکست حداکثر میدانی است که یک ماده قبل از شکست و تبدیل به هادی، می تواند تحمل کند. هر چقدر میدان شکست یک ماده بالاتر باشد، آن ماده برای خازن مناسب تر می باشد.

متاسفانه ترکیب سرامیک و پلیمر ساده نمی باشد. ذرات سرامیک تمایل دارند متراکم شوند و تشکیل توده دهند. اگر دو ماده با هم هماهنگ و یکدست نباشند، سطح مشترک آنها در میدان بالایی می شکند و توانایی کمپوزیت در ذخیره سازی انرژی به جای افزایش، کاهش می یابد. ونگ و تیمش با اضافه کردن گروه های تابع ساز به مواد، اجزای دی الکتریک را در شبکه ی پلیمیر بطور دقیق تنظیم کردند. آنها همچنین سعی کردند فرایند ترکیب را کنترل کنند تا به این ترتیب اجزا بطور یکنواخت در شبکه توزیع شوند.

ونگ می گوید:" هماهنگ کردن نفوذپذیری با نانو اجزای سرامیکی کار ساده ایی نیست. برای اینکه ماده ای با مشخصات دلخواه داشته باشیم، باید هر دومشکل را بطور همزمان حل کنیم."

پلیمرهای دی الکتریکی همانند مورد تحقیق ونگ ، تنها در خازن ها کاربرد ندارند. بلکه حتی می توان آنها را جایگزین لایه ی دی اکسید سیلیکون که در رایانه ها استفاده می شود، نمود. از آنجا که پلیمر ها در دمای اتاق فراوری می شوند، ساخت و تهیه آنها ساده تر می باشد. استفاده از این مواد می تواند راه را برای کاربردهای الکترونیکی انعطاف پذیر مانند صفحات نمایش و رایانه های تاشو باز کند.

طبق مطالعات جدید، پژوهشگران اسپانیائی و انگلیسی از توسعه ی یک الکترود جدید خبر می دهند که نگرانی های موجود در رابطه با ضریب اطمینان باتری های لیتیمی حال حاضر را برطرف می کند. الکترودهای جدید توان باتری های لیتیمی کنونی را ارتقا خواهد داد.

باتری های لیتیمی تعداد زیادی لپ تاپ و دستگاه های الکترونیکی قابل حمل را تغذیه می کند و در ساخت وسایل نقلیه ی موتوری آینده نقش مهمی ایفا می کند. همزمان با تحقیق پژوهشگران در پیدا کردن موادی برای ساخت باتری های مطمئن تر و قوی تر، گزارشات اخیر راجع به گرم شدن بیش از حد باتری های لیتیمی کنونی، باعث افزایش نگرانی های ایمنی در این رابطه شده است.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از ساینس دیلی، روزا پالاسین و همکارانش طی مطالعات جدید، کارکرد باتری های لیتیمی کنونی را با باتری های لیتیمی در دست ساخت، مقایسه کردند. گفتنی است که الکترود باتری های نوع اول از کربن و الکترود باتری های نوع دوم از نیترید لیتیم نیکل ساخته شده است. به گفته ی پژوهشگران الکترود باتری های نوع دوم کارآمدتر و احتمال زیاد داغ شدن در آنها کم تر از نوع دوم است. پژوهشگران همچنین اظهار داشتند که پیشرفت های دیگر در این رابطه می تواند با تغییر شرایط واکنش و فرآیند الکترود حاصل شود.

موضوع «به سوی مواد الکترود منفی جدید برای باتری های لیتیمی: خواص الکترو شیمیائی باتری های نیترید لیتیم نیکل»، روز یازدهم مارس در انجمن شیمی امریکا بررسی خواهد شد.
برگرفته از اطلاعات فراهم شده توسط انجمن شیمی امریکا(ACS) و به وسیله ی EurekAlert! (سرویسی از AAAS(سازمانی در واشنگتن که در زمینه ی پیشرفت علوم فعالیت می کند))

پيل سوختي "هايدروپك"(‪ (HydroPak‬يك ژنراتور برق قابل حمل است كه مي‌تواند تا ‪ ۴۴‬ساعت برق را با استفاده از يك كارتريج يك بار مصرف توليد كند. اين كارتريج ارزان قيمت با آب كار مي‌كند و چندين سال دوام دارد.

به گزارش ايرنا و به نقل از پايگاه اينترنتي فيزورگ، توليد پيل سوختي هيدورپك نتيجه همكاري شركت پيل سوختي "هوريزون" و فناوري ذخيره "هيدروژن بر اساس نياز" شركت "پيل ميلنيوم" است.

اين دو شركت‌ها اميدوارند مصرف‌كنندگان و مشاغل مختلفي كه در حال حاضر از ژنراتورها و باتري‌ها براي تامين نيازهاي تامين برق در مناطق دورافتاده استفاده مي‌كنند به اين پيل‌هاي سوختي جديد روي بياورند.

از پيل سوختي هيدروپك مي‌توان در اردوگاه‌ها، ساخت و ساز، موارد اضطراري و ديگر كاربردها ، استفاده كرد.

اين وسيله، نسبتا براي يك محصول پيل سوختي ارزان قيمت است و با كارتريج يكبار مصرف آن حدود ‪ ۴۰۰‬دلار هزينه بر مي‌دارد.

پيل سوختي جديد هيچ‌گونه انتشار آلودگي ندارد، سبك است و با صداي بسيار كمي كار مي‌كند.

كارتريج اين پيل كه آب كار مي‌كند، مي‌تواند از طريق پريز ‪ AC‬و دو درگاه ‪ ۴۰۰ ،USB‬وات برق توليد كند، از اين رو مي‌توان از آن براي تامين برق هر چيز از لامپ‌هاي قابل حمل گرفته تا لپ تاپ، تلويزيون‌هاي قابل حمل و شبكه‌هاي مخابراتي موقت به مدت ‪ ۱۴‬ساعت پياپي استفاده كرد.

اين پيل سوختي جديد در نمايشگاه بين‌المللي لوازم الكترونيكي كه از روز دوشنبه در لاس وگاس آمريكا آغاز مي‌شود، عرضه شود.

آزمايشگاههاي بيمه‌كننده در حال ارزيابي اين محصول هستند و شركت‌هاي هورايزون و ميلنيوم انتظار دارند اين پيل سوختي تا نيمه سال ‪ ۲۰۰۸‬به تاييد برسد.

در اين صورت هوريزون چندين هزار واحد توليد مي‌كند و تا اواخر سال به فروش خواهد رساند. اين شركت چند محصول ديگر را نيز در سال ‪ ۲۰۰۹‬به بازار عرضه خواهدكرد.

محققان فناوري نانو دانشگاه كاليفرنيا از مواد شيميايي استفاده شده در باتري معمولي، "جوهر نانو لوله" ساخته‌اند كه با استفاده از آن مي‌توان باتري‌ها را روي سطوحي مانند كاغذ، چاپ كرد.

به گزارش پايگاه نيو ساينتيست،"جرج گرونر" مجري اين تحقيقات اعلام كرد از همان ماده شيميايي روي- كربني در باتري‌هايش استفاده كرده است كه از آن در باتري‌هاي معمولي غيرقابل شارژ استفاده مي‌شود.

وي معتقد است اين روش مي‌تواند براي چاپ باتري‌هاي انعطاف پذير بر روي سطوح مختلف مي‌تواند در برق رساني وسايل يك بار مصرف مانند برچسب‌هاي ‪RFID‬ دراز مدت و يا نمايشگرهاي كوچك، مفيد واقع شود.

اين باتري‌ها كه ضخامتي كمتر از يك ميليمتر دارند از دو لايه حاوي نانولوله كربن و يك لايه فويل روي ساخته شده‌اند.

براي ساخت اين باتري، يك لايه از نانولوله‌ها نخست به شكل جوهر نانو لوله بر روي سطح قرارداده مي‌شود. اين لايه بعنوان جمع‌كننده شارژ عمل مي‌كند كه جريان را از روي باتري بر مي‌دارد.

سپس يك لايه جوهر نانولوله همراه با پودر اكسيد منگنز و الكتروليت كه شارژ را درون باتري عبور مي‌دهد بر روي آن قرار مي‌گيرد و بعنوان كاتد عمل مي‌كند. سرانجام يك قطعه فويل روي بعنوان آند روي آن قرار داده مي‌شود.

گرونر گفت، اين باتري‌ها شبيه باتري‌هاي معمولي هستند كه در آن شبكه‌هاي نانويي هدايت الكتريسيته، جايگزين فلزات و الكترودهاي معمولي باتري‌ها شده است.

وي افزود، اين طراحي مي‌تواند باعث شود كه اين باتري‌ها نسبت به باتري‌هاي معمولي ساخته شده از همين مواد، برق بيشتري در خود نگه دارند كه اين موضوع براي دستگاههاي الكترونيكي قابل حمل اهميت زيادي دارد.

اين گروه تحقيقاتي ابر خاذن‌هايي را با استفاده از اين روش جوهري ساخته است و اكنون قصد دارد آنها را با باتري‌هايي كه نيازمند برق بيشتري هستند تلفيق كند.

اين پژوهشگران اعلام كردند باتري‌هاي چاپي و ابر باتري‌ها را مي‌توان كاملا در دماي اتاق ساخت كه همين امر توليد انبوه آنها را با استفاده از روش‌هاي چاپي امكان‌پذير مي‌كند.

"جرج چن" شيميدان دانشگاه ناتينگهام معتقد است نانو لوله‌ها مي‌توانند شيوه‌هايي را براي بهبود عملكرد باتري‌ها ارائه دهند.

گرونر گفت در حال حاضر تيم او مي‌كوشدتوليد برق اين باتري‌ها را افزايش دهد و مناسب بودن آنها را براي توليد صنعتي را اثبات كند.

اين شيوه در نشريه مقالات فيزيك كاربردي ‪ ANI‬توضيح داده شده است.

دستگاه موتور ژنراتور موبايل 50 کيلوواتي در امور کارگاههاي شرکت مهندسي سازه هاي نيروي برق آذربايجان طراحي و ساخته شد.

به گزارش روابط عمومي برق منطقه اي آذربايجان، ذاکري راد مدير عامل شرکت مهندسي سازه هاي نيروي برق آذربايجان در تشريح برخي مشخصات فني و دامنه کاربرد اين دستگاه که در بازديد اعضاي کميته مرکزي بحران برق آذربايجان از اين دستگاه انجام شد، گفت که تمامي تجهيزات منصوبه روي شاسي اين موتور طبق نرم افزار کامپيوتري صورت گرفته و از نظر مرکز ثقل، محاسبات لازم به دقت انجام يافته است

وي سپس ضمن تشريح مشخصات ديزل و ژنراتور به کار رفته در اين دستگاه، گفت: اين دستگاه همچنين داراي 400 متر کابل سيار بوده و امکانات برج روشنايي و پروژکتورهاي پرتابل است. گفتني است وجود دستگاههاي موتور ژنراتور يکي از نيازهاي اساسي شرکت هاي توزيع نيروي برق در مواقع بحراني از قبيل: برق رساني به گروههاي امدادي در مواقع وقوع بحران از جمله زلزله و سيل و ...، تامين برق قسمتي از مشترکان در مناطق بحران زده، تامين برق اضطراري براي بيمارستانها و اردوگاههاي صحرايي به شمار مي رود.

شركت سوني، اخيرا، موفق به ارتقاي نوع جديدي از بيو باتري ها شده است كه با بكار بردن آنزيمها به عنوان عامل فعل و انفعلات شيميايي از كربوهيدراتها (قند) الكتريسيته توليد مي كند و اين كار را با توجه به اصول توليد انرژي در ارگانيسم هاي زنده انجام داده است.

سلول هاي آزمايشي اين بيو باتري به خروجي 50 ميلي وات دست يافته اند كه بالاترين سطح براي بيو باتري هاي نوع پسيو در جهان مي باشد. خروجي اين سلول ها براي تامين انرژي مورد نياز دستگاه هاي پخش موسيقي مانند واكمن كافي مي باشد.

براي ساخت اين بيو باتري، سوني سيستمي براي شكستن قند و توليد الكتريسيته ايجاد كرد كه بطو مناسبي آنزيم ها را در يكجا جمع كرده و در همين حين، مدياتور ( اجسام هادي الكترونيكي ) فعاليت و كنش هاي آنزيم ها را در آند حفظ مي كند. سوني همچنين ساختار جديدي براي كاتد پي ريزي كرد كه بصورت موثري اكسيژن لازم براي الكترود را تامين مي نمايد و در عين حال از مقدار مناسب آبي كه باقي مانده است، اطمينان حاصل مي كند. بهينه كردن الكتروليت براي اين دو تكنولوژي موجب دستيابي به چنين سطحي از انژي خروجي گشته است.

قند يك منبع انرژي طبيعي است كه بوسيله گياهان از طريق عمل فتوسنتز توليد مي شود. بنابراين احيا شونده بوده و در اغلب نقاط زمين يافت مي شود، و همين امر علت تاكيد بر استفاده از پتانسيل موجود در بيو باتري هاي قندي به عنوان يك انرژي بوم دوست، در آينده مي باشد.

نتايج تحقيق بيان شده، به عنوان يك مقاله آكادميك در بيست وسومين نشست و نمايشگاه ملي جامعه شيمي امريكا پذيرفته شده است.

مكانيزم بيو باتري مذكور




اين بيو باتري جديد يك آند، شامل آنزيم هاي شكستن قند و مدياتور، و يك كاتد، شامل آنزيم هاي كاهش اكسيژن و مدياتور، همچنين يك جداساز كاغذ سلوفاني را به يكديگر متصل مي كند. آند، الكترون ها و يون هاي هيدروژن را از قند (گلوكز) از طريق اكسيد آنزيمي به ترتيب زير استخراج مي كند:
Glucose -> Gluconolactone + 2 H+ + 2 e-

يون هاي هيدروژن از طريق جداساز به كاتد مي روند. در همين لحظه در كاتد، يون هاي هيدروژن و الكترون ها اكسيژن را از هوا مي گيرند تا آب توليد كنند:
(1/2) O2 + 2 H+ + 2 e- -> H2O

از طريق اين فرايند الكتروشيميايي، الكترون ها از درون مدار بيروني جهت توليد الكتريسيته عبور مي كنند.

جداول اطلاعات فني اين تحقيق:

Bio battery technical specifications

Enzymes	Glucose dehydrogenase and diaphorase (anode) Bilirubin oxidase (cathode)
Mediators	Vitamin K3 and cofactor NADH (anode) Potassium ferricyanide (cathode)
Electrode	Porous carbon
Current collector	Titanium mesh
Separator	Cellophane
Glucose solution	0.4 M glucose in 1.0 M sodium phosphate buffer, pH 7.0
Maximum output	1.5 mW/cm2 (0.3V, 5 mA/cm2) at 1 min after connection
OCV	0.8V

Bio battery test cell specifications

Dimensions	39 (width) x 39 (height) x 39 (depth) mm
Volume	40 cc (without casing)
Maximum output	50 mW

بايد توجه كرد كه هر چند تكونولوژي بكار رفته در اين سيستم در حالت كلي چندان پيچيده بنظر نمي رسد اما به لحاظ عملياتي سه تكنولوژي پيچيده در سه بخش آند، كاتد و الكتروليت و همچنين بهينه كردن اين قسمت ها بكار رفته است.