قطب ميتافانادات الكالسيوم لتخزين الطاقة
العنوان الرسمي للبراءة
جهاز كهروكيميائي قائم على المركب النانوي CaV2O6/CaSiO3/g-C3N4
العنوان الإنجليزي: Electrochemical device based on CaV2O6/CaSiO3/g-C3N4 nanocomposite
الاختراع
الاختراع
المشكلة
تحتاج أبحاث التخزين الكهروكيميائي إلى مواد أقطاب تجمع أداء تخزين الشحنة والتوصيل القابل للاستخدام والثبات الدوري ضمن بنية قطب قابلة للتصنيع.
أهميتها
قد تدعم تركيبات الأقطاب الأعلى أداءً أجهزة تخزين مدمجة وأبحاث المواد، لكن قيمتها تعتمد على التحقق من الوحدات وأداء الخلية الكاملة والعمر والسلامة وتكلفة الإنتاج.
النهج
يطلي الجهاز أكسيد القصدير المطعم بالفلور بمركب نانوي من CaV2O6 وCaSiO3 وg-C3N4 مع رابط من نوع PVDF وكربون أسود، ويشغله مع قطب مقابل وقطب مرجعي في إلكتروليت.
الجهات المستفيدة
تشمل الجهات المستفيدة المحتملة باحثي التخزين الكهروكيميائي ومصنعي الأقطاب ومطوري المركبات النانوية والمختبرات الجامعية وموردي المواد المتخصصة.
القيمة المحتملة
يدمج القطب المفصح عنه ثلاثة أطوار فعالة غير عضوية ومن نتريد الكربون مع نطاقات محددة للتحميل والرابط والكربون الموصل، ويذكر حدوداً للأداء الكهروكيميائي والدورات.
الخلفية
الخلفية
يعكس أداء القطب كيمياء المادة الفعالة وانتقال الإلكترونات والأيونات ومحتوى الرابط والتلامس مع مجمع التيار وظروف الاختبار. ويمكن للأقطاب المركبة جمع أطوار متكاملة، بينما يحافظ الكربون الموصل والرابط البوليمري على الشبكة الكهربائية والتماسك الميكانيكي. ولا تنتقل مقاييس ترتيب الأقطاب الثلاثة تلقائياً إلى خلية معبأة. لذلك يتطلب التقييم وحدات واضحة وتطبيعاً للكتلة وتركيب الإلكتروليت ونافذة الجهد وقدرة المعدل والدورات المتكررة والتفريغ الذاتي والمقارنة بضوابط ومواد تجارية مناسبة.
نظرة تقنية
نظرة تقنية
يحتوي القطب العامل على 80–90% وزناً من CaV2O6/CaSiO3/g-C3N4 و2–10% رابط و5–15% كربون أسود فوق أكسيد القصدير المطعم بالفلور. ويمثل كل مكون من المركب 20–40% وزناً. وتذكر المطالبات جهداً أكسدة واختزال +0.45 إلى +0.55 فولت، و190–210 فاراد/غ عند 1 ملي فولت/ث، و155–175 فاراد/غ عند 0.25 ملي فولت/ث، وكثافة طاقة 20–25 واط ساعة/غ، وكثافة قدرة 200–220 واط/كغ، واحتفاظاً بالسعة لا يقل عن 80% بعد 1,000 دورة.
التطبيقات المحتملة
التطبيقات المحتملة
- أبحاث تخزين الطاقة بنظام ثلاثة أقطاب.
- تطوير أقطاب عاملة من مركبات نانوية.
- فحص مواد المكثفات الفائقة.
- دراسات المعاوقة الكهروكيميائية والدورات.
المزايا المدعومة بالمعلومات
المزايا المدعومة بالمعلومات
- يحدد نطاقات المادة الفعالة والرابط والكربون.
- يستخدم مجمع تيار من أكسيد القصدير المطعم بالفلور.
- يذكر السعة عند معدلي مسح.
- يتضمن معاملات المعاوقة والتوصيل.
- يذكر حد احتفاظ بعد 1,000 دورة.
مرحلة التطوير
مرحلة التطوير
وُصفت بنية مخبرية بثلاثة أقطاب ونطاقات أداء كهروكيميائي مذكورة؛ ولم يثبت التحقق في خلية كاملة أو التسويق. ولم يتم التحقق بشكل مستقل من مرحلة التطوير.
الفرصة التجارية
الفرصة التجارية
يمكن دراسة القطب لمكونات مكثفات فائقة متخصصة أو تخزين هجين. ويتطلب العمل التجاري التحقق من الوحدات والتطبيع المبلغ عنهما، واختبارات مستقلة للدورات والمعدل، وبيانات خلية كاملة بقطبين، وسلامة الجهد والحرارة، وانطلاق الفاناديوم، والطلاء والتجفيف القابلين للتوسع، وتكلفة المواد الخام، والمقارنة بأقطاب الكربون المنشط القائمة.
تصنيفات البراءة
تصنيفات البراءة
التصنيف الدولي للبراءات WIPO IPC
- H01G11/46المكثفات؛ المكثفات والمقومات والكواشف وأجهزة التبديل والأجهزة الحساسة للضوء أو الحرارة من النوع الإلكتروليتي
- H01G11/38المكثفات؛ المكثفات والمقومات والكواشف وأجهزة التبديل والأجهزة الحساسة للضوء أو الحرارة من النوع الإلكتروليتي
التصنيف التعاوني للبراءات CPC
- H01G11/38المكثفات؛ المكثفات والمقومات والكواشف وأجهزة التبديل والأجهزة الحساسة للضوء أو الحرارة من النوع الإلكتروليتي
- H01G11/46المكثفات؛ المكثفات والمقومات والكواشف وأجهزة التبديل والأجهزة الحساسة للضوء أو الحرارة من النوع الإلكتروليتي
- H01G11/02المكثفات؛ 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
- H01G11/62المكثفات؛ المكثفات والمقومات والكواشف وأجهزة التبديل والأجهزة الحساسة للضوء أو الحرارة من النوع الإلكتروليتي
المخترعون
المخترعون
- المخترع الأولمحمد خيري عبد الفتاح عمران
- مخترعبابكر يعقوب الهادي عبد الخير
- مخترعخالد فيصل محمود قاسم
الكلمات المفتاحية
الكلمات المفتاحية
- جهاز كهروكيميائي
- ميتافانادات الكالسيوم
- سيليكات الكالسيوم
- نتريد الكربون الغرافيتي
- قطب عامل
- سعة نوعية
- احتفاظ بالدورات
- كثافة الطاقة
وثيقة البراءة والرسومات
وثيقة البراءة والرسومات
رُبط منشور البراءة بهذا السجل. وتبقى الرسومات داخل الوثيقة، ولم تُزوّد حزمة وسائط عامة منفصلة ومعتمدة للنشر.