أقطاب بوليمرية موصلة للمكثفات الفائقة
العنوان الرسمي للبراءة
بوليمرات قائمة على رباعي فينيل الإيثين للمكثفات الفائقة
العنوان الإنجليزي: Tetraphenylethene-based polymers for supercapacitors
الاختراع
الاختراع
المشكلة
قد تعاني مواد المكثفات الفائقة من البوليمرات الموصلة من محدودية تخزين الطاقة أو ضعف استقرار الدورات أو التدهور البنيوي أثناء الشحن المتكرر أو انخفاض القوة الميكانيكية.
أهميتها
يمكن لبوليمر عضوي قابل للضبط أن يوسع خيارات مواد الأقطاب لتخزين الطاقة السريع، لكن يلزم تكرار مستقل للسعة والدورات والقدرة عند المعدلات المختلفة والسلامة والسلوك على مستوى الجهاز.
النهج
تصف البراءة بوليمرات ذات وحدات متكررة مشتقة من رباعي فينيل الإيثين وتحضيرها بالتكاثف ومكدس مكثف فائق يستخدم البوليمر وأسود الكربون وPVDF بين قطبين من رغوة النيكل.
الجهات المستفيدة
تشمل الجهات المستفيدة المحتملة مطوري المكثفات الفائقة، وباحثي البوليمرات الموصلة، ومختبرات تخزين الطاقة، وشركات صيغ الأقطاب، والمصنعين الذين يقيّمون مواد عضوية فعالة على رغوة النيكل.
القيمة المحتملة
يدمج الإفصاح تراكيب بوليمر رباعي فينيل الإيثين المحددة وظروف التحضير ونطاقات الجسيمات وفجوة الطاقة ومكونات القطب وترسيب الغشاء والنطاقات الكهروكيميائية المطالب بها في مفهوم جهاز واحد.
الخلفية
الخلفية
تخزن المكثفات الفائقة الشحنة كهروستاتيكياً أو بعمليات فارادية سريعة، وتستخدم حيث تكون القدرة العالية والدورات المتكررة مهمة. وقد تكون كثافة طاقتها أقل من البطاريات، مما يحفز تطوير مواد أقطاب جديدة. وتوفر البوليمرات الموصلة مثل البولي أنيلين والبولي بيرول وPEDOT سلوكاً كهربائياً قابلاً للضبط، لكن تكرار الشحن والتفريغ قد يسبب تغيراً بنيوياً أو فقداً للسعة أو ضعفاً ميكانيكياً. وتضيف البوليمرات المسامية المترافقة والمشتركة مسامية ومجموعات نشطة، إلا أن الأداء يظل متفاوتاً بحسب البنية والصياغة.
نظرة تقنية
نظرة تقنية
يحتوي البوليمر وحدات متكررة من الصيغة (1) أو (2) أو كليهما، وله نطاقات مطالب بها لفجوة الطاقة وحجم الجسيمات والسعة. وتتفاعل سلائف ثنائي الألدهيد أو رباعي الألدهيد مع 1,5-ثنائي أمينو نفثالين في كحول ومذيب مهلجن وحمض عضوي عند 100–150°م. وللجهاز، يترسب ملاط يحتوي 60–80% وزناً بوليمر و15–25% أسود كربون و5–15% PVDF كغشاء منتظم بين قطبي رغوة نيكل. وتذكر المطالبات قيماً للسعة النوعية والاحتفاظ بعد 5,000 دورة.
التطبيقات المحتملة
التطبيقات المحتملة
- بوليمر فعال محتمل لأقطاب مكثفات فائقة مختبرية.
- أبحاث محتملة لأجهزة تخزين الطاقة برغوة النيكل.
- دراسة محتملة لعلاقات البنية والخاصية في بوليمرات رباعي فينيل الإيثين.
- تطوير محتمل لصيغة قطب من البوليمر وأسود الكربون وPVDF.
المزايا المدعومة بالمعلومات
المزايا المدعومة بالمعلومات
- يوفر بنيتين محددتين للوحدات المتكررة.
- يصف تحضير البوليمر وتجميع الجهاز معاً.
- يحدد نطاقات تركيب البوليمر وأسود الكربون وPVDF.
- يطالب بنطاقات للسعة والسعة النوعية والاحتفاظ خلال الدورات.
مرحلة التطوير
مرحلة التطوير
منشور براءة اختراع يصف تحضير البوليمر وتجميع الجهاز والاختبار الكهروكيميائي؛ لم يثبت التحقق المستقل أو التسويق التجاري.
الفرصة التجارية
الفرصة التجارية
قد تهم البوليمرات مطوري المكثفات الفائقة والبوليمرات المتخصصة. ويتطلب التقدم تكرارية مستقلة للتحضير، وتوصيف الجزيئات والشوائب، وضبط تحميل القطب، وبيانات السعة والطاقة للخلية الكاملة، وأداء المعدل، والمقاومة التسلسلية المكافئة، واختبار الدورات الطويلة، والتفريغ الذاتي، وسلوك الحرارة، وتوافق الإلكتروليت، والسلامة، واسترداد المذيب، ومردود التوسع، ومقارنة التكلفة.
تصنيفات البراءة
تصنيفات البراءة
التصنيف الدولي للبراءات WIPO IPC
- C08G73/02المركبات الجزيئية الضخمة المحضرة بغير تفاعلات الروابط غير المشبعة بين الكربون والكربون وحدها
- H01G11/54المكثفات؛ المكثفات والمقومات والكواشف وأجهزة التبديل والأجهزة الحساسة للضوء أو الحرارة من النوع الإلكتروليتي
التصنيف التعاوني للبراءات CPC
- C08G73/0206المركبات الجزيئية الضخمة المحضرة بغير تفاعلات الروابط غير المشبعة بين الكربون والكربون وحدها
- H01G11/84المكثفات؛ المكثفات والمقومات والكواشف وأجهزة التبديل والأجهزة الحساسة للضوء أو الحرارة من النوع الإلكتروليتي
- C08G12/08المركبات الجزيئية الضخمة المحضرة بغير تفاعلات الروابط غير المشبعة بين الكربون والكربون وحدها
- H01G11/54المكثفات؛ المكثفات والمقومات والكواشف وأجهزة التبديل والأجهزة الحساسة للضوء أو الحرارة من النوع الإلكتروليتي
- H01G11/48المكثفات؛ المكثفات والمقومات والكواشف وأجهزة التبديل والأجهزة الحساسة للضوء أو الحرارة من النوع الإلكتروليتي
- H01G11/86المكثفات؛ المكثفات والمقومات والكواشف وأجهزة التبديل والأجهزة الحساسة للضوء أو الحرارة من النوع الإلكتروليتي
المخترعون
المخترعون
- المخترع الأولهاني ناصر عبدالحميد
- مخترععبدالرحيم عبدالفتاح صديق
الكلمات المفتاحية
الكلمات المفتاحية
- رباعي فينيل الإيثين
- مكثف فائق
- بوليمر موصل
- رغوة النيكل
- أسود الكربون
- PVDF
- سعة
- تخزين الطاقة
وثيقة البراءة والرسومات
وثيقة البراءة والرسومات
رُبط منشور البراءة بهذا السجل. وتبقى الرسومات داخل الوثيقة، ولم تُزوّد حزمة وسائط عامة منفصلة ومعتمدة للنشر.