6919

باتری‌های جدید ارگانیک آبی با قیمت ارزان‌تر، قابلیت شارژ و سازگار با محیط زیست

باتری‌های لیتیوم-یون، ساخت وسایل الکترونیکی قابل حمل و قابل شارژ را ساده کرده‌اند. متاسفانه، این باتری‌ها دارای نقص‌های جدی مانند مشکلات گرم شدن، ساخته شدن از عناصر نادر و سمی هستند و باید این واقعیت را نیز در نظر داشت که این تکنولوژی به خوبی رشد نکرده است که این مساله موجب محدودیت در کاربردهای آن می‌شود. گروهی از پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیای جنوبی (USC) در حال کار بر روی ساخت جانشینی به شکل باتری‌های ارگانیک مبتنی بر آب برای باتری‌های لیتیوم-یون هستند که نه تنها ارزان‌تر باشد و سازگاری بیشتری با محیط زیست داشته باشد، بلکه پتانسیل استفاده در نیروگاه‌های بادی و خورشیدی را نیز جهت ذخیره‌ی انرژی قابل توجه داشته باشد.

تکنولوژی توسعه یافته توسط گروه USC، اندکی شبیه به پیل سوختی است که مدل مشابه آن برای پهپادهای الکتریکی Helios ناسا ساخته شده بود. این نوع باتری متشکل از دو مخزن شامل مواد شیمیایی الکترواکتیو است. این مواد به درون سلول‌هایی که توسط یک غشا از هم جدا هستند، پمپ می‌شوند. این مواد سپس با غشا وارد واکنش شده و الکتریسیته تولید می‌شود.

بنا به اعلام گروه تحقیقاتی، مخزن‌ها قادر به ساخت در هر اندازه‌ای در مقایسه با سلول‌ها هستند، از این رو مقدار کل انرژی که سیستم قادر به ذخیره‌سازی آن است، بستگی به اندازه‌ی مخزن‌ها خواهد داشت که در باتری‌های معمولی اینطور نیست. چنین باتری‌هایی همچنین دارای عمر بهتری نسبت به باتری‌های لیتیوم-یون و انواع آن هستند.

سیری نارایان، استاد شیمی دانشگاه USC Dornsife می‌گوید: “این باتری‌ها قادر به اجرای چرخه‌ی ۵۰۰۰ تایی شارژ هستند که به آن‌ها عمر تقریبا ۱۵ ساله می‌بخشد.” وی سخنان خود را چنین ادامه داد: “عمر باتری‌های لیتیوم-یون تقریبا پس از ۱۰۰۰ بار شارژ کاهش می‌یابد و همچنین ده برابر این باتری‌های جدید برای تولیدکننده هزینه دارد.”

Sri-Narayan-824x549

از ویژگی‌های کلیدی باتری‌ جدید، استفاده از مواد الکترواکتیو در آن است. به جای فلز یا دیگر مواد سمی، گروه تحقیقاتی USC از ترکیبات ارگانیک استفاده کرده است. این پژوهشگران با سعی و خطا قادر به توسعه‌ی ماده‌ای بر اساس ترکیبات ارگانیک اکسیده شده با نام کوئینون شدند که در گیاهان، قارچ‌ها، باکتری‌ها و برخی از حیوانات یافت می‌شود و در تنفس‌های سلولی و فتوسنتز مشارکت دارند.

به طور خاص، کوئینون‌های مورد استفاده در باتری جدید آنترا کوئینون ۲ سولفونیک اسید یا آنترا کوئینون ۲,۶- دی‌سولفونیک اسید در بخش منفی، و ۱,۲-دی‌هیدروبنزوکوئینون- ۳,۵-دی‌سولفونیک اسید در بخش مثبت سلول هستند.

گروه تحقیقاتی دانشگاه کالیفرنیا، این پروژه را به عنوان پیشروی تکنولوژی در آینده می‌بیند که قابل استفاده به عنوان باتری‌های مگاسایز مقرون به صرفه هستند. کوئینون مورد استفاده در این باتری‌ها به صورت طبیعی از هیدروکربن‌ها تولید می‌شود، اما این گروه امیدوار است که روزی بتوان آن‌ها را مستقیما از کربن‌دی‌اکسیدها استخراج کرد. با این حال، هدف فعلی این گروه پیشرفت سریع‌تر این تکنولوژی به منظور کاربردی ساختن آن است.

یافته‌های این گروه در مجله‌ی Electrochemical Society به چاپ رسیده است.

منبع : gizmag

منبع: برترین در زمین

پیشنهاد می شود

0 comments