أقطاب مكثفات فائقة بأكسيد المنغنيز
العنوان الرسمي للبراءة
مكثفات فائقة من مركبات نانوية لتخزين الطاقة
العنوان الإنجليزي: Nanocomposite supercapacitors for energy storage
الاختراع
الاختراع
المشكلة
تحتاج المكثفات الفائقة إلى مواد أقطاب تجمع مساحة سطح متاحة وتوصيلًا واستجابة سريعة للشحن ودورات متينة دون تصنيع مكلف أو معقد.
أهميتها
قد يدعم تحسين التخزين قصير المدة موازنة القدرة ودمج الطاقة المتجددة، لكن الأجهزة المفيدة تتطلب تحققًا من السعة والطاقة والقدرة والمقاومة والعمر الدوري.
النهج
تشحن الطريقة مكثفًا يحتوي مصعده أو مهبطه على مركب نانوي من C3N4 الغرافيتي وMnO2 وMgAl2O4. وتتوزع جسيمات الأكاسيد المعدنية على صفائح نيتريد كربون مسامية وتعمل بتيار متناوب ضمن نطاق محدد من الميغاهرتز.
الجهات المستفيدة
تشمل الجهات التي قد تستفيد باحثي المكثفات الفائقة ومصنعي مواد الأقطاب ومطوري إلكترونيات القدرة ومختبرات الطاقة المتجددة وفرق عمليات المواد الهجينة النانوية.
القيمة المحتملة
يجمع المفهوم صفائح نيتريد الكربون وثاني أكسيد المنغنيز وألومينات المغنيسيوم في مادة قطب مسامية محددة ذات توصيف كهربائي يعتمد على التردد.
الخلفية
الخلفية
يمكن للمكثفات الفائقة أن تُشحن بسرعة وتوفر قدرة عالية، لكن الأداء العملي يعتمد على توصيل القطب والسطح النشط وبنية المسام وتفاعل الإلكتروليت وثبات الواجهات. وتجمع الأقطاب الهجينة أطوارًا كربونية وأكاسيد معدنية لتعديل سلوك الطبقة المزدوجة والأكسدة والاختزال. ويقترح المنشور نيتريد الكربون الغرافيتي وثاني أكسيد المنغنيز وألومينات المغنيسيوم مادة قطب نانوية مركبة. وتُوصف بيانات بنيوية وكهربائية معتمدة على التردد، لكن الأدلة المتاحة لا تذكر سعة الجهاز أو كثافة الطاقة أو القدرة أو المقاومة المكافئة أو التفريغ الذاتي أو الاحتفاظ عبر الدورات.
نظرة تقنية
نظرة تقنية
تحتوي مادة القطب على C3N4 الغرافيتي وMnO2 وMgAl2O4 بعلاقة كتلية 5–15:2–7:75–95. ولها نطاق مذكور لمساحة سطح BET يبلغ 16.2–20.2 م²/غ ونطاق قطر مسام 5–15 نانومتر، وجسيمات أكسيد معدني يتراوح متوسط أكبر قطر لها بين 6.4 و9.4 نانومتر. ويُشحن مكثف يحمل المادة عند 1–12 ميغاهرتز، بينما تستخدم أشكال XRD والمجهر والتوصيل والعزل لتوصيفها.
التطبيقات المحتملة
التطبيقات المحتملة
- أقطاب مكثفات فائقة مرشحة للتقييم المختبري.
- أبحاث التوصيل والعزل عند الترددات العالية.
- مواد هجينة نانوية لدراسات تخزين الطاقة قصير المدة.
- تطوير أقطاب من نيتريد الكربون وأكسيد المنغنيز.
المزايا المدعومة بالمعلومات
المزايا المدعومة بالمعلومات
- يدمج المركب نيتريد الكربون مع طورين من الأكاسيد المعدنية.
- تُحدد الصفائح المسامية وتشتت الأكسيد على المقياس النانوي.
- يُوصف توصيف الأطوار والسطح والمسام والخصائص الكهربائية المعتمدة على التردد.
- يمكن وضع المادة في طبقة مصعد أو مهبط.
مرحلة التطوير
مرحلة التطوير
يُوصف توصيف بنيوي وكهربائي مختبري معتمد على التردد؛ ولم تثبت مقاييس المكثف الكاملة أو الدورات أو اختبار الخلية الكاملة أو التسويق.
الفرصة التجارية
الفرصة التجارية
قد يهم المركب النانوي مطوري الأقطاب والمواد المتخصصة. ويتطلب التقييم التجاري قياسات مستقلة في خلية كاملة للسعة وكثافة الطاقة والقدرة والمقاومة ونافذة الجهد والتفريغ الذاتي والسلوك الحراري وتوافق الإلكتروليت والعمر الدوري وقابلية تكرار التوسع والتكلفة والمقارنة بمواد المكثفات الفائقة المعروفة. ولا يثبت هنا أداء التخزين على مستوى الجهاز.
تصنيفات البراءة
تصنيفات البراءة
التصنيف الدولي للبراءات WIPO IPC
- H01G11/32المكثفات؛ المكثفات والمقومات والكواشف وأجهزة التبديل والأجهزة الحساسة للضوء أو الحرارة من النوع الإلكتروليتي
- C01B32/20العناصر اللافلزية؛ مركباتها
التصنيف التعاوني للبراءات CPC
- C01G45/12المركبات المحتوية على فلزات غير المشمولة بالفئتين الفرعيتين C01D أو C01F
- H01G11/32المكثفات؛ المكثفات والمقومات والكواشف وأجهزة التبديل والأجهزة الحساسة للضوء أو الحرارة من النوع الإلكتروليتي
- C01F7/78مركبات فلزات البريليوم والمغنيسيوم والألومنيوم والكالسيوم والسترونشيوم والباريوم والراديوم والثوريوم أو فلزات الأتربة النادرة
- H02J7/345شبكات القدرة الكهربائية؛ ترتيبات أو أنظمة الدوائر لتغذية القدرة الكهربائية أو توزيعها؛ أنظمة تخزين الطاقة الكهربائية
- H01G11/46المكثفات؛ المكثفات والمقومات والكواشف وأجهزة التبديل والأجهزة الحساسة للضوء أو الحرارة من النوع الإلكتروليتي
- C01B32/20العناصر اللافلزية؛ مركباتها
- C01P2002/70مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C01P2006/12مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- H02J2207/50شبكات القدرة الكهربائية؛ ترتيبات أو أنظمة الدوائر لتغذية القدرة الكهربائية أو توزيعها؛ أنظمة تخزين الطاقة الكهربائية
- C01P2002/32مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C01P2002/01مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
المخترعون
المخترعون
- المخترع الأولمحمد خيري عبد الفتاح عمران
- مخترعبابكر يعقوب الهادي عبد الخير
الكلمات المفتاحية
الكلمات المفتاحية
- مكثف فائق
- تخزين الطاقة
- نيتريد الكربون الغرافيتي
- ثاني أكسيد المنغنيز
- ألومينات المغنيسيوم
- مركب نانوي
- استجابة عازلة
- قطب
وثيقة البراءة والرسومات
وثيقة البراءة والرسومات
رُبط منشور البراءة بهذا السجل. وتبقى الرسومات داخل الوثيقة، ولم تُزوّد حزمة وسائط عامة منفصلة ومعتمدة للنشر.