أقطاب مكثفات فائقة بأكسيد الفاناديوم
العنوان الرسمي للبراءة
مكثفات فائقة قائمة على مركبات نانوية لتخزين الطاقة
العنوان الإنجليزي: Nanocomposite-based supercapacitors for energy storage
الاختراع
الاختراع
المشكلة
تحتاج المكثفات الكهروكيميائية إلى مواد أقطاب تجمع بين مساحة سطحية متاحة ومسارات موصلة وتخزين مستقر للشحنة، ويجب أن تتحول تحسينات المادة في النهاية إلى سعة وقدرة وطاقة وعمر دورات على مستوى الجهاز.
أهميتها
قد تدعم أقطاب المكثفات الفائقة المحسنة الشحن والتفريغ السريعين في الطاقة الاحتياطية والنقل والإلكترونيات وموازنة الطاقة المتجددة.
النهج
يستخدم المكثف المفصح عنه طبقة أنود و/أو كاثود تحتوي على g-C3N4 وV2O5 وMgAl2O4 بنسبة كتلية 5–15:2–7:75–95، ويطبق شحنًا بالتيار المتردد عند 1–12 ميغاهرتز.
الجهات المستفيدة
تشمل الجهات المستفيدة المحتملة مصنعي المكثفات الفائقة ومطوري مواد الأقطاب وباحثي تخزين الطاقة وشركات إلكترونيات القدرة وموردي السيراميك المتقدم.
القيمة المحتملة
يدمج التصميم مركبًا نانويًا ثلاثيًا موصّفًا بنيويًا مع طريقة مطالَب بها للشحن المتردد عالي التردد ونموذج لتخزين الشحنة عند حدود الحبيبات.
الخلفية
الخلفية
تسد المكثفات الفائقة جزءًا من الفجوة بين المكثفات التقليدية والبطاريات من خلال قدرة سريعة وإمكان عمر دورات طويل. ويعتمد أداؤها على موصلية القطب والمساحة السطحية والمسام ووصول الإلكتروليت وتخزين الشحنة البينية. ويمكن لنتريد الكربون وأكاسيد المعادن الانتقالية تقديم خصائص متكاملة، فيما توفر ألومينات المغنيسيوم مصفوفة إسبنيل مستقرة. ويجمع النهج المفصح عنه هذه الأطوار ويقترح شحنًا مترددًا عالي التردد.
نظرة تقنية
نظرة تقنية
تتكون مادة القطب الثلاثية من g-C3N4 وV2O5 وMgAl2O4 ضمن نطاق كتلي أضيق مطالب به يبلغ 9–11:4–6:84–86. وتشمل الخصائص المبلغ عنها مساحة سطحية 25–75 م²/غ، وقطر مسام 1–10 نانومتر، وحجم مسام 0.01–0.5 سم³/غ. ويصف حيود الأشعة السينية والمجهر الإلكتروني جسيمات أكسيد على صفائح نتريد كربون ملتفة، مع شحن متردد 1–12 ميغاهرتز.
التطبيقات المحتملة
التطبيقات المحتملة
- أبحاث أقطاب المكثفات الفائقة.
- دراسات الشحن عالي التردد.
- تطوير مواد تخزين الطاقة الهجينة.
- أبحاث موازنة القدرة السريعة للإلكترونيات والطاقة المتجددة.
المزايا المدعومة بالمعلومات
المزايا المدعومة بالمعلومات
- يجمع نتريد الكربون وأكسيد الفاناديوم ومصفوفة إسبنيل.
- يوفر نطاقات محددة للمسامية والمساحة السطحية.
- يشمل توصيفًا بحيود الأشعة السينية والمجهر الإلكتروني.
- يمكن وضعه في الأنود أو الكاثود أو كليهما.
- يقترح نمط شحن متردد عالي التردد مميزًا.
مرحلة التطوير
مرحلة التطوير
وُصف تحضير مادي مخبري وتوصيف بنيوي وموصلية تعتمد على التردد؛ ولم تثبت سعة جهاز كامل أو كثافة الطاقة أو كثافة القدرة أو عمر الدورات. ولم تُتحقق مرحلة التطوير بصورة مستقلة.
الفرصة التجارية
الفرصة التجارية
قد يقيّم مطورو المكثفات الفائقة وإلكترونيات القدرة هذه المادة. وتتطلب الحالة التجارية الموثوقة قياسات خلية كاملة للسعة وكثافة الطاقة والقدرة والمقاومة المتسلسلة والتسرب والتفريغ الذاتي وعمر الدورات وتوافق الإلكتروليت والسلامة الحرارية وتصنيع أقطاب قابل للتوسع والتحقق المستقل من الشحن في نطاق الميغاهرتز.
تصنيفات البراءة
تصنيفات البراءة
التصنيف الدولي للبراءات WIPO IPC
- H01G11/32المكثفات؛ المكثفات والمقومات والكواشف وأجهزة التبديل والأجهزة الحساسة للضوء أو الحرارة من النوع الإلكتروليتي
- H02J7/34شبكات القدرة الكهربائية؛ ترتيبات أو أنظمة الدوائر لتغذية القدرة الكهربائية أو توزيعها؛ أنظمة تخزين الطاقة الكهربائية
التصنيف التعاوني للبراءات CPC
- H01G11/32المكثفات؛ المكثفات والمقومات والكواشف وأجهزة التبديل والأجهزة الحساسة للضوء أو الحرارة من النوع الإلكتروليتي
- H02J7/345شبكات القدرة الكهربائية؛ ترتيبات أو أنظمة الدوائر لتغذية القدرة الكهربائية أو توزيعها؛ أنظمة تخزين الطاقة الكهربائية
- H02J2207/50شبكات القدرة الكهربائية؛ ترتيبات أو أنظمة الدوائر لتغذية القدرة الكهربائية أو توزيعها؛ أنظمة تخزين الطاقة الكهربائية
المخترعون
المخترعون
- المخترع الأولمحمد خيري عبد الفتاح عمران
- مخترعبابكر يعقوب الهادي عبد الخير
الكلمات المفتاحية
الكلمات المفتاحية
- مكثف فائق
- تخزين الطاقة
- نتريد الكربون الغرافيتي
- خامس أكسيد الفاناديوم
- ألومينات المغنيسيوم
- قطب نانوي مركب
- الشحن بالتيار المتردد
وثيقة البراءة والرسومات
وثيقة البراءة والرسومات
رُبط منشور البراءة بهذا السجل. وتبقى الرسومات داخل الوثيقة، ولم تُزوّد حزمة وسائط عامة منفصلة ومعتمدة للنشر.