کاربردهای فناوری نانو در افزایش توان ذخیره سازی انواع انرژی

امروزه فناوری نانو در زمینه های مختلف تولید ، انتقال ، توزیع ، تبدیل ، ذخیره سازی ، و مصرف برق و انرژی کاربردهای فراوانی یافته است . از مهمترین محدودیتها و چالش های موجود در زمینه تولید و مصرف انرژی در جهان ، ذخیره سازی آن است. ذخیره سازی انرژی نقش مهمی در تامین مقدار انرژی لازم در هنگام نیاز به آن ایفا می نماید و بخشی اساسی از مبحث انرژی پاک به ویژه در بخش حمل و نقل و تولید انرژیهای تجدید پذیر را تشکیل می دهد و در صورتی که پیشرفتهای قابل ملاحظه ای در فناوریهای موجود ذخیره سازی انرژی روی ندهد ، طی ده ه آینده جهان با فشار باز هم بیشتری بر منابع سوخت فسیلی مواجه خواهد شد و پیامدهای بحرانهای انرژی و زیست محیطی در جهان هر چه وخیم تر خواهد گردید. اکنون امیدواریهای زیادی در زمینه فناوری نانو و پیشرفتهای آن در زمینه کمک به ذخیره سازی انواع انرژی ایجاد شده است. کاربردهای فناوری نانو در زمینه افزایش توان ذخیره سازی انواع انرژی را می توان در سه گروه عمده انرژی یعنی انرژیهای الکتریکی ، شیمیایی و گرمایی مورد بررسی قرار داد. در زمینه انرژیهای الکتریکی ، کاربرد فناوریهای نانو توانسته است کارآیی باطریها و ابرخازنها را تا حد قابل ملاحظه ای بالا برده و ظرفیت و ایمنی باطریهای لیتیم – یونی را با استفاده از موادی مانند سرامیکهای جدید ، ورقه های جداکننده سرامیکی انعطاف پذیر و مقاوم به حرارت ، و الکترودهای نانوساختار با کارآیی بالا به طور موثری افزایش دهد. همچنین باطریهای کاغذی که با استفاده از سلولز کاغذی و فناوری نانو ساخته می شوند ، بر مبنای واکنش بین الکترولیت و نانولوله های کربنی عمل نموده و با ویژگیهای خاص خود قادر به عملکرد به عنوان باطریهای توان بالا و ابرخازنها بوده و در عین حال غیرسمی و سازگار با محیط زیست می باشند. با بهرهگیری از فناوری نانو و ساخت نانو مواد برای الکترودها (کربن-آیروژل ها ، نانولوله های کربنی ، گرافن ، اکسیدهای فلزی و الکترولیتها برای دانسیته های بالاتر انرژی ) می توان خواص مهم انواع ابرخازنها از جمله توان، انرژی و عمر مفید آنها را افزایش داد و آنها را در زمینه های پزشکی، اطلاعات و انرژی به کار گرفت. در زمینه انرژیهای شیمیایی ، که تولید و ذخیره سازی مهمترین چالشهای بازدارنده گسترش استفاده از هیدروژن در سطح جهان است ، تولید کاتالیستی هیدروژن از آب و ذخیره سازی هیدروژن با استفاده از نانو مواد جدید می تواند اساس یک زیرساخت پایدار توزیع را فراهم سازد و به طور کارآمدی به خودروها و سیستم های محلی تولید همزمان برق و حرارت امکان دهد که انرژی خورشیدی ذخیره شده را به صورت سوخت پاک و کارآمد هیدروژن مصرف نمایند . همچنین در زمینه تبدیل یا تصفیه سوخت نیز می توان از نانوکاتالیستها برای تولید سوخت بهینه (تصفیه نفت ، گوگردزدایی ، تبدیل ذغال سنگ به سوخت مایع) استفاده نمود. در زمینه انرژی گرمایی نیز می توان با استفاده از نانو مواد مختلف در بخشهایی مانند برق و الکترونیک ، اطلاعات و کامپیوتر ، موتور اتوموبیل و افزایش بازدهی کلکتورهای خورشیدی ، توان ذخیره سازی را افزایش داد. در این مقاله کاربردهای فناوری نانو در زمینه افزایش توان ذخیره سازی انواع انرژی ، در سه گروه عمده انرژیهای الکتریکی ، شیمیایی و گرمایی مورد بررسی قرار می گیرد.

Keywords:

Nano Energy Storage , Nano Batteries , Super Capacitors , Pseudo Capacitors , Hydrogen Storage Technologies , Nano Micro Electronics , Nano fluids.