Πώς θα σας φαινόταν να φορτίζετε πλήρως την μπαταρία του smartphone σας μέσα σε ένα λεπτό; Κάτι τέτοιο όχι μόνο θα ήταν πολύ βολικό, αλλά θα επέτρεπε και στους κατασκευαστές smartphones να χρησιμοποιούν μπαταρίες μικρότερης χωρητικότητας, δημιουργώντας περισσότερο χώρο στο εσωτερικό των συσκευών για εξαρτήματα που θα βελτιώνουν τις δυνατότητες και τις επιδόσεις τους. Μια νέα μελέτη του Πανεπιστημίου του Κολοράντο που δημοσιεύθηκε στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών (PNAS), αναλύει μια τεχνική αιχμής που θα επιτρέπει στα τηλέφωνα να φορτίζουν στο 100% σε μόλις 60 δευτερόλεπτα. Η νέα τεχνική βασίζεται στην κίνηση ιόντων μέσω υπερπυκνωτών.
Το ιόν είναι ένα άτομο που έχει καθαρό θετικό φορτίο και ένας υπερπυκνωτής χρησιμοποιείται για την αποθήκευση ενέργειας κατά τη διάρκεια κύκλων φόρτισης και εκφόρτισης υψηλού ρεύματος, μικρής διάρκειας. Όπως αναφέρει η εξειδικευμένη ιστοσελίδα Phone Arena, ο ερευνητής Ankur Gupta ανακάλυψε ότι κάνοντας τα ιόντα να κινούνται πιο αποτελεσματικά, η φόρτιση και η απελευθέρωση της ενέργειας θα είναι ταχύτερη, επιτρέποντας στην μπαταρία του τηλεφώνου να πηγαίνει από το 0% στο 100% σε ένα λεπτό ή και λιγότερο.
Αποτελεσματικότερη μετακίνηση ιόντων
Ο Gupta σημειώνει ότι ενώ κάποιες από αυτές τις τεχνικές έχουν χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη της ροής σε πορώδη υλικά, όπως οι δεξαμενές πετρελαίου και το φιλτράρισμα του νερού, δεν έχουν μελετηθεί πλήρως για συστήματα αποθήκευσης ενέργειας. «Δεδομένου του κρίσιμου ρόλου της ενέργειας για το μέλλον του πλανήτη, ένιωσα την έμπνευση να εφαρμόσω τις γνώσεις μου ως χημικός μηχανικός για την πρόοδο των συσκευών αποθήκευσης ενέργειας», δήλωσε ο Gupta. «Το πρωταρχικό πλεονέκτημα των υπερπυκνωτών είναι η ταχύτητά τους. Πώς μπορούμε λοιπόν να κάνουμε τη φόρτιση και την απελευθέρωση της ενέργειάς τους ταχύτερη; Με την αποτελεσματικότερη μετακίνηση των ιόντων».
Ένα από τα μεγαλύτερα ευρήματα των ερευνητών ήταν ότι τα ιόντα κινούνται με διαφορετικό τρόπο από ό,τι τα ηλεκτρόνια στις διασταυρώσεις μικροσκοπικών πόρων νανοκλίμακας. Η έρευνα διαπίστωσε επίσης ότι οι κινήσεις των ιόντων είναι διαφορετικές από ό,τι αναμενόταν βάσει του νόμου του Kirchhoff (ο οποίος χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της ροής του ρεύματος στα ηλεκτρικά κυκλώματα από το 1845). Μέσω αυτής της έρευνας, η κίνηση των ιόντων σε ένα πολύπλοκο δίκτυο χιλιάδων διασυνδεδεμένων πόρων μπορεί να προσομοιωθεί και να προβλεφθεί σε λίγα μόνο λεπτά. Μένει να δούμε πόσος χρόνος θα χρειαστεί για να μετατραπεί αυτή η εργαστηριακή έρευνα σε εφαρμοσμένη τεχνολογία που θα βρίσκεται στο smartphone μας…
