קבלי-על, הידועים ביכולות אחסון ושחרור האנרגיה המהירים שלהם, ממלאים תפקיד מכריע באנרגיה מתחדשת ושימור הסביבה. ההתקדמות האחרונה, כגון הנדסת משרות פנויות בחמצן, שיפרו באופן משמעותי את הביצועים האלקטרוכימיים של תחמוצות מתכת, והפכו אותן ליעילות יותר עבור אלקטרודות קבל-על. מחקר חדש מדגים התקדמות זו, ומדגיש את הפוטנציאל של חומרים אלה בשיפור טכנולוגיית קבלי העל. קרדיט: עיתונות להשכלה גבוהה
קבלי-על, הידועים גם כקבלים אולטרה או קבלים דו-שכבתיים חשמליים (EDLC), הם התקני אחסון אנרגיה מתקדמים בעלי מאפיינים ייחודיים. שלא כמו סוללות מסורתיות, קבלי-על אוגרים אנרגיה באמצעות הפרדה אלקטרוסטטית של מטענים בממשק שבין אלקטרוליט לאלקטרודה בעלת שטח פנים גבוה. מנגנון זה מאפשר אחסון ושחרור מהיר של אנרגיה, מה שמאפשר לקבלי-על לספק פרצי הספק גבוה ולהפגין חיי מחזור יוצאי דופן.
קבלי-על ממלאים תפקיד מרכזי בתחום האנרגיה המתחדשת ושימור הסביבה. בהקשר של אנרגיה מתחדשת, קבלי-על משמשים כמרכיבים חיוניים למערכות אחסון ואספקת אנרגיה. היכולת שלהם לאגור ולשחרר אנרגיה במהירות הופכת אותם למתאימים היטב להחלקת מקורות אנרגיה לסירוגין, כגון אנרגיית שמש ורוח, מה שמבטיח אספקת אנרגיה עקבית ואמינה.
בתחום שימור הסביבה, קבלי-על מצטיינים כחלופות בר-קיימא להתקני אחסון אנרגיה מסורתיים. חיי המחזור הארוכים שלהם, יכולות הטעינה/הפריקה המהירה שלהם וההשפעה הסביבתית המופחתת הופכים אותם לבחירות ידידותיות לסביבה. בנוסף, היישום שלהם בכלי רכב חשמליים ומערכות היברידיות מטפח את המעבר לתחבורה נקייה יותר, תוך התאמה עם המאמצים העולמיים להפחתת פליטת הפחמן ולהילחם בשינויי האקלים. בסך הכל, קבלי-על תורמים באופן משמעותי לקידום פתרונות אנרגיה בת קיימא ופרקטיקות מודעות לסביבה.
התקדמות בטכנולוגיית קבלי-על
כעת, הנדסת משרות פנויות בחמצן זוכה להכרה נרחבת כאסטרטגיה רבת עוצמה להגברת הביצועים האלקטרוכימיים של תחמוצות מתכת בתחום קבלי העל. במחקר שנערך לאחרונה על ידי הצוות של פרופ' Jianqiang Bi, NiFe2O4−δהמאופיין בשפע של מקומות פנויים בחמצן, סונתז בהצלחה באמצעות תהליך טיפול בחום שלאחר מכן בתוך מיטת פחם פעיל, הנבנה על הבסיס של NiFe המסונתז הידרותרמי2O4. הטיפול המוקפד הניב את ה-NiFe2O4−δשהציג מוליכות מעולה וגידול מדהים של פי 3.7 בקיבול בהשוואה ל-NiFe שלו2O4 עָמִית.
שיפור זה שנצפה במאפיינים אלקטרוכימיים מדגיש את התפקיד המרכזי שמילאו משרות פנויות של חמצן באופטימיזציה של הביצועים של תחמוצות מתכות. תוצאות המחקר שלהם תומכות מאוד ברעיון שההחדרה המכוונת של מקומות פנויים בחמצן טומנת בחובה הבטחה משמעותית לקידום התכונות האלקטרוכימיות של תחמוצות מתכת, ובכך מיקומן כחומרים מבטיחים לאלקטרודות קבל-על. הבנה חדשה זו פותחת אפיקים ליישומים פוטנציאליים בתחום אגירת האנרגיה, ומציגה את ההשפעה המשמעותית של הנדסת החמצן הפנוי על פיתוח קבלי-על בעלי ביצועים גבוהים.
צוות המחקר של פרופ' Jianqiang Bi כולל גם את Xicheng Gao, Linjie Meng, Lulin Xie וצ'ן ליו מאוניברסיטת שאנדונג, סין. המחקר שלהם נתמך באדיבות על ידי פרויקטי מחקר בסיסיים גדולים של קרן מדעי הטבע של שאנדונג, פרויקט פיתוח מדע וטכנולוגיה של שאנדונג וקרן מדעי הטבע של שאנדונג.
