اساسا خازن وسیله ای است که انرژی الکتریکی را ذخیره کرده و آن را انتقال می دهد. این وسیله بسیار شبیه باتری می باشد و از لحاظ نرم افزاری نیز کاملا شبیه به آن است.  پس چرا در گوشی های هوشمند از باتری ها به جای خازن استفاده می شود. این یکی از سوالاتی است که جواب آن را در این مقاله خواهید فهمید. اما تمرکز ما در این مقاله روی ابر خازن ها می باشد، نوع جدیدی از دستگاه های شارژ و دخیره برق که ممکن است جایگزین باتری های لیتیومی شود.

تفاوت بین باتری و خازن چیست؟

باتری ها اندازه، شکل و نوع های مختلفی دارند. یکی از انواع باتری ها که در تمام گوشی های مدرن استفاده می شود، باتری های لیتیومی است که به دلیل چگالی بالای انرژیشان شناخته شده است. این بدان معناست که مقداری زیادی شارژ در یک باتری کوچک و سبک دخیره می شود که آنها را به یک وسیله عالی برای تامین انرژی وسایل الکتریکی قابل حمل تبدیل کرده است.

بر خلاف باتری، خازن توانایی شارژ و دشارژ مقداری زیادی انرژی الکتریکی را با سرعت بالا دارد، که برای آموزش فیزیک به دانش آموزان استفاده می شود. از سوی دیگر آنها مقدار خیلی کمی شارژ را ذخیره می کنند. اگر یک خازن با انرژی که باتری یک آیفون ذخیره می کند طراحی شود، برای حمل آن به یک ون نیاز داریم. اینها فقط تعداد کمی از تفاوت های خازن و باتری است، اما آنها این ایده را به ما می دهند که چرا یک خازن متداول نمی تواند انرژی یک گوشی هوشمند را تامین کند.

این باتری ۱۸۰۰ بار بیشتر از این خازن انرژی ذخیره می کند.

پس چرا ابر خازن ها؟

خواص ابر خازن ها ( فراخازن هم نامیده می شود) آنها را بین باتری ها و خازن های معمولی قرار می دهد. آنها مقدار مناسبی از شارژ را ذخیره می کنند، هنوز فاصله زیادی با باتری ها دارند، اما صد برابر بیشتر از خازن هایی با همان اندازه انرژی ذخیره می کنند. همچنین ابر خازن ها بسیار سریع تر از باتری های لیتیومی شارژ شده، به سرعت دشارژ نمی شودند و تحمل بالایی در برابر حرارت دارند.

ابر خازن های کنونی قابلیت جایگذینی باتری ها درون گوشی های هوشمند را ندارند، اما پیشرفت در این زمینه می تواند به واقعیت تبدیل بشود. تصور کنید که گوشی های هوشمند در چند ثانیه شارژ شوند، بدون شک عالی خواهد بود.

ابرخازن ها اندازه های مختلفی دارند و دارای دو کاربرد تجاری و صنعتی می باشند.

آینده ابر خازن ها چیست؟

پرچمداران در سال آینده می توانند مجهز به ابر خازن ها باشند، ابر خازن های کنونی قابلیت ذخیره انرژی کافی را ندارند. در واقع حدود یک دهه زمان لازم است که گوشی ها با استفاده از این تکنولوژی راه اندازی شوند. چندین موسسه تحقیقاتی در حال کار بر روی این موضوع هستند و هدفشان پیدا کردن راهی برای افزایش مقدار انرژی ذخیره شده در خازن است. یکی از تیم هایی که با این هدف کار می کند در دانشگاه مرکزی فلوریدا می باشد و اخیرا هم مقاله ای در این باره منتشر کرده است و نتایج خوشبین کننده ای هم به دست آورده اند. این تیم در حال توسعه یک فرآیند برای ساخت خازن هایی با چگالی انرژی بالاتر است. این کار از طریق استفاده از نانو مواد ها در حال انجام است، هادی هایی ۱۰۰٫۰۰۰ بار نازک تر از موی انسان برای ذخیره و انتقال انرژی. ابر خازن UFC در بهترین حالت ۳۰٫۰۰۰ چرخه شارژ را بدون مشکل سپری می کند.

ابر خازن ساخته شده در دانشگاه مرکزی فلوریدا

اگر ابر خازن ها جایگزین باتری ها شود، شما می توانید موبایلتان را در چند ثانیه شارژ کنید و گوشی شما تا یک هفته بی نیاز از شارژ می باشد. این ها گفته های نیتین کودهاری که دارای مدرک فوق دکترا می باشد بوده و نتایجی از این تحقیق را در مجله ACS Nano منتشر کرده است.

و شما می دانید که اینکه پیش بین های نیتین درست از آب در بیاید غیر ممکن نیست. اما هنوز موانع زیادی مقابل تیم تحقیقاتی وجود دارد تا به هدفشان برسند.

ابر خازن ها چه چالش هایی را پیش رو دارند؟

برای شروع ایمنی مسئله ای است که به آن پرداخته می شود. همانطور که اشاره کردیم، در حال حاضر خازن ها به سرعت دشارژ می شوند، این اتفاق منجر به جرقه شده و می تواند اتقاقی مانند شکست نوت ۷ را رقم بزند.

یکی دیگر از وعده های آن شارژ فوق العاده سریع است. با توجه به مشخصات فنی، شارژ در چندین ثانیه ممکن است. اما در عمل به یک منبع تغذیه بسیار بزرگ به اندازه یک زمین فوتبال نیاز است. شارژ شدن در چندین دقیقه سناریو واقعی تری می باشد، اما شما همچنان به یک شارژر به اندازه منبع تغذیه لپتاپ نیاز دارید.

و از همه کم اهمیت تر قیمت آن است. تحقیقات و زمانی زیادی برای جایگزین کردن ابر خازن ها به جای باتری ها نیاز است. همه این ها نیازمند پول، زمان و تلاش است. اگر این واقعیت عملی شود، در ابتدا ابرخازن ها بسیار گرانقیمت خواهند بود و روی قیمت گوشی های شما هم تاثیر خواهند گذاشت.

اما همه تکنولوژی های جدید با چالش های زیادی روبرو هستند که غلبه بر آنها امکان پذیر است. با برگشتن به عقب می توانیم مواردی چون باتری لیتیومی، صفحه نمایش رنگی و دوربین را ببینیم. امروزه به سختی می توانید یک گوشی که فاقد این موارد باشد را پیدا کنید. علم و تکنولوژی توقف ناپذیر است و قطعا یک جایگزین برای باتری های لیتیومی خواهد آمد، آیا این جانشین نسل بعدی ابر خازن ها می باشد؟ زمان پاسخ این سوال را به خواهد داد.

منبع: phonearena.com