Երկրորդական մարտկոցները, ինչպիսիք են լիթիումի իոնային մարտկոցները, պետք է լիցքավորվեն, երբ կուտակված էներգիան սպառվի:Հանածո վառելիքից մեր կախվածությունը նվազեցնելու նպատակով գիտնականները ուսումնասիրում են երկրորդական մարտկոցները լիցքավորելու կայուն ուղիներ:Վերջերս Ամար Կումարը (TN Narayanan's Laboratory TIFR Hyderabad-ի շրջանավարտ) և նրա գործընկերները հավաքել են կոմպակտ լիթիումի իոնային մարտկոց ֆոտոզգայուն նյութերով, որոնք կարող են ուղղակիորեն լիցքավորվել արևային էներգիայով:
Արևային էներգիան մարտկոցների լիցքավորման համար ուղղորդելու սկզբնական ջանքերում օգտագործվել են ֆոտոգալվանային բջիջների և մարտկոցների օգտագործումը որպես առանձին միավորներ:Արեգակնային էներգիան ֆոտոգալվանային բջիջների միջոցով վերածվում է էլեկտրական էներգիայի, որը, հետևաբար, պահվում է որպես քիմիական էներգիա մարտկոցներում:Այս մարտկոցներում կուտակված էներգիան այնուհետև օգտագործվում է էլեկտրոնային սարքերը սնուցելու համար:Էներգիայի այս ռելեը մի բաղադրիչից մյուսը, օրինակ՝ ֆոտոգալվանային բջիջից մինչև մարտկոց, հանգեցնում է էներգիայի որոշակի կորստի։Էներգիայի կորուստը կանխելու համար մի տեղաշարժ եղավ դեպի մարտկոցի ներսում լուսազգայուն բաղադրիչների կիրառման ուսումնասիրություն:Զգալի առաջընթաց է գրանցվել մարտկոցի մեջ ֆոտոզգայուն բաղադրիչների ինտեգրման հարցում, ինչը հանգեցնում է ավելի կոմպակտ արևային մարտկոցների ձևավորմանը:
Չնայած դիզայնի բարելավմանը, գոյություն ունեցող արևային մարտկոցները դեռևս ունեն որոշ թերություններ:Արևային մարտկոցների տարբեր տեսակների հետ կապված այս թերություններից մի քանիսը ներառում են. երկարաժամկետ.
Այս ուսումնասիրության ընթացքում Ամար Կումարը որոշեց ուսումնասիրել նոր ֆոտոզգայուն նյութեր, որոնք կարող են նաև ներառել լիթիում և կառուցել արևային մարտկոց, որը կլինի արտահոսքից պաշտպանված և արդյունավետորեն աշխատի շրջակա միջավայրի պայմաններում:Արևային մարտկոցները, որոնք ունեն երկու էլեկտրոդ, սովորաբար ներառում են լուսազգայուն ներկ էլեկտրոդներից մեկում, որը ֆիզիկապես խառնված է կայունացնող բաղադրիչի հետ, որն օգնում է էլեկտրոնների հոսքը մարտկոցի միջով առաջ տանել:Էլեկտրոդը, որը երկու նյութերի ֆիզիկական խառնուրդ է, ունի էլեկտրոդի մակերեսի օպտիմալ օգտագործման սահմանափակումներ:Սրանից խուսափելու համար TN Narayanan-ի խմբի հետազոտողները ստեղծեցին ֆոտոզգայուն MoS2-ի (մոլիբդենի դիսուլֆիդ) և MoOx-ի (մոլիբդենի օքսիդ) հետերոկառուցվածք՝ որպես մեկ էլեկտրոդ գործելու համար:Լինելով հետերոկառուցվածք, որտեղ MoS2-ը և MoOx-ը միաձուլվել են քիմիական գոլորշիների նստեցման տեխնիկայի միջոցով, այս էլեկտրոդը թույլ է տալիս ավելի մեծ մակերես ապահովել արևի էներգիան կլանելու համար:Երբ լույսի ճառագայթները դիպչում են էլեկտրոդին, լուսազգայուն MoS2-ն առաջացնում է էլեկտրոններ և միաժամանակ ստեղծում է բաց տարածքներ, որոնք կոչվում են անցքեր:MoOx-ը էլեկտրոններն ու անցքերը միմյանցից հեռու է պահում և էլեկտրոնները փոխանցում է մարտկոցի միացում:
Պարզվել է, որ այս արևային մարտկոցը, որն ամբողջությամբ հավաքվել է զրոյից, լավ է աշխատում, երբ ենթարկվում է նմանակված արևային լույսի:Այս մարտկոցում օգտագործվող հետերոկառուցվածքային էլեկտրոդի բաղադրությունը լայնորեն ուսումնասիրվել է նաև փոխանցման էլեկտրոնային մանրադիտակով:Հետազոտության հեղինակները ներկայումս աշխատում են բացահայտելու մեխանիզմը, որով MoS2-ը և MoOx-ը համատեղ աշխատում են լիթիումի անոդի հետ, ինչը հանգեցնում է հոսանքի առաջացման:Թեև այս արևային մարտկոցը ապահովում է լուսազգայուն նյութի ավելի բարձր փոխազդեցություն լույսի հետ, այն դեռ պետք է հասնի հոսանքի օպտիմալ մակարդակի առաջացման՝ լիթիումի իոնային մարտկոցը լիովին վերալիցքավորելու համար:Այս նպատակը հաշվի առնելով՝ TN Narayanan-ի լաբորատորիան ուսումնասիրում է, թե ինչպես կարող են նման հետերկառուցվածքային էլեկտրոդները ճանապարհ հարթել ժամանակակից արևային մարտկոցների մարտահրավերներին դիմակայելու համար:
Հրապարակման ժամանակը` մայիս-11-2022