انقلابی در دنیای باتری: ساخت باتری با الهام از آب نمک توفو
پژوهشگران هنگکنگی باتری جدیدی ساختهاند که نه تنها قابلیت ۱۲۰ هزار بار شارژ شدن را دارد و بیش از ۳۰۰ سال عمر میکند، بلکه با نمکهای معدنی مشابه آب نمک توفو کار میکند و هیچ آسیبی به محیطزیست نمیزند. این کشف میتواند انقلابی در دنیای باتریها ایجاد کند.
به گزارش سیناپرس، بسیاری از باتریهای امروزی برای کار کردن به مواد شیمیایی خورنده نیاز دارند. این مایعات اسیدی یا قلیایی نهتنها بهمرور زمان به قطعات داخلی باتری آسیب میزنند، بلکه هنگام دور ریختن نیز میتوانند وارد خاک و آب شوند و آنها را آلوده کنند؛ اما پژوهشگران دانشگاه سیتی هنگکنگ و دانشگاه علم و فناوری جنوب چین جایگزینی برای این باتریها ساختهاند: یک باتری دوستدار محیطزیست که با محلولی شبیه به مواد معدنی موجود در آب نمک توفو کار میکند.
الکترولیت جدید؛ جایگزینی اسید و قلیا با نمک توفو
دانشمندان برای ساخت الکترولیت (محلول رسانای باتری)، اسیدها و قلیاهای معمولی را با نمکهای خنثی منیزیم و کلسیم جایگزین کردند. این همان مواد معدنی است که در آب نمک استفادهشده برای تولید توفو (پنیر سویا که از فرآیند بستن شیر سویا بهدست میآید) یافت میشود. نگهداشتن این مایع در حالت خنثی (نه اسیدی و نه قلیایی و با عدد ۷.۰) از واکنشهای خورندهای که میتواند باتری را از داخل نابود کند، جلوگیری میکند.
الکترود نوآورانه؛ پلاستیک مهندسیشده به جای فلز
پژوهشگران برای تکمیل طراحی باتری، الکترود منفی را با یک ماده خاص جایگزین کردند. این ماده که از پلیمرهای آلی مهندسیشده ساخته شده، برخلاف الکترودهای معمولی که فلزی هستند، ساختاری پلاستیکمانند دارد. این ماده با پیوندهای شیمیایی خاصی طراحی شده که رسانایی الکتریکی آن را افزایش میدهد.
پژوهشگران این الکترود را با یک الکترود مثبت از جنس رنگدانه آبی معروفی ترکیب کردند که در نقاشی هم کاربرد دارد.
نتایج شگفتانگیز: ۱۲۰ هزار بار شارژ و عمر ۳۰۰ ساله
سپس نوبت به آزمایش رسید. باتریهای معمولی اغلب پس از چند صد یا چند هزار بار شارژ از کار میافتند، اما این نسخه جدید پس از ۱۲۰ هزار چرخه شارژ همچنان پایدار ماند. برای درک بهتر این عدد، اگر بخواهید گوشی خود را روزی یکبار با این نوع باتری شارژ کنید، از نظر تئوری بیش از ۳۰۰ سال دوام خواهد آورد.
ظرفیت انرژی این باتری به ۱۱۲.۸ میلیآمپر ساعت بر گرم رسید؛ به زبان ساده، این یعنی باتری به ازای هر گرم وزن خود، میتواند مقدار چشمگیری انرژی ذخیره کند که برای یک باتری آبی رکورد خوبی محسوب میشود.
پژوهشگران در مقاله خود که در مجله معتبر نِیچِر کامیونیکِیشِنز/ Nature Communications منتشر شده است، نوشتهاند: در مقایسه با سامانههای فعلی باتریهای آبی، سامانه جدید پایداری استثنایی در چرخههای طولانی و احترام به محیطزیست در شرایط خنثی ارائه میدهد.
دوستدار محیطزیست و ایمن برای طبیعت
به نقل از ایرنا، این باتری خبر خوبی برای محیطزیست است، چون مایع داخل آن خنثی است و مواد استفادهشده در آن غیرسمی هستند. این باتری استانداردهای ایمنی بینالمللی را برآورده میکند؛ یعنی در صورت دور ریختهشدن، در مقایسه با باتریهای معمولی خطر زیستمحیطی کمتری دارد.
چالشهای پیشرو
نتایج آزمایشگاهی امیدوارکننده است، اما قبل از آمادهشدن این نمونه اولیه برای استفاده در دنیای واقعی، چالشهایی وجود دارد؛ از جمله این چالشها میتوان به افزایش مقدار انرژی که باتری میتواند در فضای کوچک ذخیره کند و تولید انبوه پلیمرهای آلی اشاره کرد.
