برتری نخستین باتری آبی خورشیدی جهان بر باتری‌های لیتیوم یونی

این سلول با داشتن سه الکترود به جای چهار الکترود مرسوم در حالت معمول، از قاعده صفحه لیتیوم، دو لایه الکترود که توسط ورقه نازکی از کربن متخلخل و یک شبکه تیتانیمی توری برخوردار بود که این توری خود میزبان فوتوالکترود دی‌اکسید تیتانیم حساس به رنگ بود.

ماهیت متخلخل این مواد به یون‌های باتری امکان اکسیدشدن به شکل پراکسید لیتیوم را می‌دهد و این پراکسید به نوبه خود از لحاظ شیمیایی به یون‌های لیتیوم تجزیه می‌شود و به عنوان فلز لیتیوم ذخیره می‌شود. با این حال، تیم علمی به تازگی این باتری را طوری بازطراحی کرده که برای عملکرد نیازی به عبور هوا از میان آن نداشته باشد.

در نسخه پیشین، محققان از الکترولیت مایع که بخشی از آن یک حلال ویژه و بخشی نمک بود، استفاده کردند. دانشمندان این حلال خاص را با آب جایگزین کردند و ید لیتیوم را نیز جایگزین نمک کردند. این موضوع باتری را مقرون‌به‌صرفه کرده و قابلیت‌های ذخیره‌سازی انرژی آن را افزایش می‌دهد.

نتیجه، الکترولیت آب‌محور و نمونه اولیه باتری است که نخستین باتری با جریان خورشیدی آبی دنیا نامیده می‌شود. چون این باتری نیازی به هوا ندارد می‌توان آن را با پنل خورشیدی جامد جفت کرد تا یک ورقه جامد منفرد را تشکیل دهد.

باتری به‌روزشده هنوز دارای سلول‌های خورشیدی حساس به رنگ است و دانشمندان از نوعی رنگ قرمز موسوم به ruthenium استفاده کرده‌اند تا طول موج نوری را که باتری شکار می‌کند، تنظیم کنند.

محققان به منظور مقایسه باتری به‌روزشده با باتری ید-لیتیوم، آزمایشاتی شامل بارگیری و تخلیه بار را برای 25 بار بر روی این باتری انجام دادند. با هر بار تخلیه، باتری حدود 3.3 ولت انرژی آزاد می‌کرد.در حالی که نسخه پیشین باتری تا 3.6 ولت شارژ می‌شد و 3.3 ولت شارژ خالی می‌کرد، باتری آبی با جریان خورشیدی برای شارژشدن به 2.9 ولت نیاز دارد.

دانشمندان به دنبال بهینه‌سازی بیشتر این باتری هستند تا آن را کارآمدتر کنند و امیدوارند روزی بتوانند این سیستم را به راهکاری عملی برای بخش انرژی تجدیدپذیر تبدیل کنند. به گزارش ایسنا، جزئیات این دستاورد در مجله American Chemical Society ارائه شده است.