إسبينل النحاس والمغنيسيوم لأقطاب الطاقة
العنوان الرسمي للبراءة
مركب نانوي من إسبينل أكسيد النحاس-المغنيسيوم (CuO·MgAl2O4) وطريقة تصنيعه
العنوان الإنجليزي: Copper oxide-magnesium (CuO.MgAl2O4) spinel nanocomposite and method of synthesis thereof
الاختراع
الاختراع
المشكلة
تحتاج أنظمة تخزين الطاقة والأنظمة الكهروكيميائية إلى مواد أقطاب ذات موصلية وسلوك عازل مفيدين. ورغم دراسة إسبينلات ألومينات المغنيسيوم على نطاق واسع، تقل الأساليب التي تضبط خصائصها الكهربائية بإدخال أكسيد النحاس في مركب نانوي محدد.
أهميتها
يمكن للمواد الموصلة والعازلة المعتمدة على التردد أن تدعم أبحاث المكثفات وأقطاب خلايا الوقود والمكثفات الفائقة والعزل ومكونات الميكروويف أو الإلكترونيات.
النهج
يجمع المركب النانوي CuO أحادي الميل بنسبة نحو 8–12% وزنيًا مع إسبينل MgAl2O4. ويكوّن مسار حراري مدعوم بالسكروز خليط الأكاسيد ويكربنه ويطحنه ويكلسه، لينتج شبكة نانوية تتغير موصليتها للتيار المتردد واستجابتها العازلة مع التردد المطبق.
الجهات المستفيدة
تشمل الجهات المستفيدة المحتملة مطوري الأقطاب والمكثفات وباحثي خلايا الوقود والمكثفات الفائقة ومصنعي الخزفيات الوظيفية وموردي المواد العازلة ومختبرات الكيمياء الكهروكيميائية الأكاديمية.
القيمة المحتملة
يحدد الإفصاح تحميل CuO والطور أحادي الميل وشكل الشبكة وخصائص التيار المتردد والعزل المعتمدة على التردد في مركب MgAl2O4، ويطالب بإدخاله في الأقطاب أو خلايا الوقود أو المكثفات.
الخلفية
الخلفية
تحتاج مصادر الطاقة المتجددة إلى مكونات للتخزين والتحويل لأن إنتاجها قد يكون متقطعًا. وتعتمد المكثفات الفائقة والبطاريات وخلايا الوقود بشدة على تركيب القطب وسلوك نقل الشحنة. وتجذب الإسبينلات الفلزية المختلطة الاهتمام بسبب نشاط الأكسدة والاختزال والثبات وإمكان ضبط الخصائص الكهربائية. وقد حضرت ألومينات المغنيسيوم بطرائق كثيرة، لكن التعديل الموجه لموصليتها واستجابتها العازلة لا يزال أقل تطورًا. وتقدم البراءة نسبة مضبوطة من CuO وتحضيرًا حراريًا لإنتاج مركب إسبينل نانوي وظيفي للاستخدامات الكهروكيميائية.
نظرة تقنية
نظرة تقنية
تخلط نترات الألومنيوم المائية وأسيتات المغنيسيوم المائية ونترات النحاس والماء وسكر غير مختزل، ويفضل السكروز. يكون التسخين أولًا محلولًا عند 50–100 درجة مئوية، ثم يكربن السكر عند 150–200 درجة مئوية. يطحن الصلب ويكلس، ويفضل عند 600–800 درجة مئوية مدة ساعتين إلى أربع ساعات. ويحوي CuO·MgAl2O4 المطالب به نحو 8–12% وزنيًا من CuO أحادي الميل في شكل عناقيد شبكية، ويظهر موصلية تيار متردد وثابت عزل وفقدًا عازلًا تعتمد على التردد في درجة حرارة الغرفة.
التطبيقات المحتملة
التطبيقات المحتملة
- أبحاث مواد الأقطاب للمكثفات والمكثفات الفائقة.
- تطوير أقطاب خلايا الوقود.
- مكونات عازلة وإلكترونية معتمدة على التردد.
- دراسات المواد الكهروكيميائية من الأكاسيد الفلزية المختلطة.
المزايا المدعومة بالمعلومات
المزايا المدعومة بالمعلومات
- يجمع CuO أحادي الميل مع إسبينل ألومينات المغنيسيوم في تركيب محدد.
- يستخدم تسلسلًا متاحًا مدعومًا بالسكر من التسخين والطحن والتكليس.
- يوفر سلوكًا مقاسًا للموصلية والعزل يعتمد على التردد.
- يطالب مباشرة بإدخاله في الأقطاب أو خلايا الوقود أو المكثفات.
مرحلة التطوير
مرحلة التطوير
وُصف تحضير المسحوق والتوصيف بواسطة SEM وEDX وXRD والقياسات الكهربائية المعتمدة على التردد؛ ولم يثبت أداء جهاز مكثف أو مكثف فائق أو خلية وقود كاملة أو دوراته. ولم تُتحقق مرحلة التطوير بصورة مستقلة.
الفرصة التجارية
الفرصة التجارية
قد يهم التركيب مطوري الخزفيات الوظيفية والمكونات الكهروكيميائية بوصفه مادة أولية للأقطاب أو العوازل. ويتطلب التقييم التجاري اختبار السعة أو خلايا الوقود على مستوى الجهاز، ودراسة الدورات والثبات الحراري، ومعالجة مسحوق قابلة للتوسيع، وتصنيع الأقطاب، وتقييم السلامة، والمقارنة بمواد الإسبينل والأكاسيد الانتقالية المعتمدة.
تصنيفات البراءة
تصنيفات البراءة
التصنيف الدولي للبراءات WIPO IPC
- C01G3/02المركبات المحتوية على فلزات غير المشمولة بالفئتين الفرعيتين C01D أو C01F
- B82Y30/00الاستخدامات أو التطبيقات المحددة للبنى النانوية؛ قياس البنى النانوية أو تحليلها؛ تصنيع البنى النانوية أو معالجتها
التصنيف التعاوني للبراءات CPC
- B82Y30/00الاستخدامات أو التطبيقات المحددة للبنى النانوية؛ قياس البنى النانوية أو تحليلها؛ تصنيع البنى النانوية أو معالجتها
- C01G3/02المركبات المحتوية على فلزات غير المشمولة بالفئتين الفرعيتين C01D أو C01F
- C01G3/006المركبات المحتوية على فلزات غير المشمولة بالفئتين الفرعيتين C01D أو C01F
- C01P2006/40مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C01P2004/64مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C01P2002/70مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C01P2006/14مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- Y02E60/50خفض انبعاثات غازات الدفيئة [GHG] المتصلة بتوليد الطاقة أو نقلها أو توزيعها
- C01P2004/03مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
المخترعون
المخترعون
- المخترع الأولبابكر يعقوب الهادي عبد الخير
- مخترعمحمد خيري عبد الفتاح عمران
الكلمات المفتاحية
الكلمات المفتاحية
- أكسيد النحاس
- ألومينات المغنيسيوم
- إسبينل
- مركب نانوي
- موصلية أيونية
- ثابت العزل
- مادة قطب
- مكثف
وثيقة البراءة والرسومات
وثيقة البراءة والرسومات
رُبط منشور البراءة بهذا السجل. وتبقى الرسومات داخل الوثيقة، ولم تُزوّد حزمة وسائط عامة منفصلة ومعتمدة للنشر.