موفقیت دانشمندان در اثبات کارایی نسل جدید باتری‌‌های دوستدار محیط‌زیست

پژوهشگران ثابت کرده‌‌اند نسل جدید باتری‌‌های آلومینیومی با تولید انبوه ارزان‌‌تر و بدون مشکلات زیست‌‌محیطی می‌‌تواند جایگزین باتری‌‌های لیتیوم‌یون شود.

با رشد روزافزون صنایعی نظیر گوشی‌‌های هوشمند و خودروهای الکتریکی، نیاز ما به باتری‌‌ها نیز در سال‌‌های آینده اوج خواهد گرفت. دراین‌میان، خبر خوشحال‌کننده این است که پژوهشی تازه نشان می‌دهد چگونه می‌‌توان به آینده‌‌ی نسل جدید باتری‌‌های آلومینیومی به‌‌عنوان جایگزین اقتصادی باتری‌‌های لیتیوم‌یونی فعلی امیدوار بود.

بزرگ‌‌ترین مزیت این باتری‌‌های جدید «هزینه‌‌ی تولید اندک» و «نداشتن عوارض زیست‌‌محیطی» است. برای ساخت این باتری‌‌ها از مواد دردسترس و فراوانی مانند آلومینیوم بهره گرفته می‌‌شود؛ درنتیجه، دیگر نباید درباره‌ی محدودیت دسترسی به مواد اولیه احساس نگرانی کرد. گفته می‌‌شود فناوری تازه به‌‌‌ویژه برای ذخیره‌‌سازی انرژی در شبکه‌‌های قدرت بزرگ‌مقیاس مفید خواهد بود؛ ازاین‌رو، توسعه‌‌ی آن می‌‌تواند نویدبخش چشم‌‌انداز روشنی برای آینده‌‌ی منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی و انرژی بادی باشد.

در باتری‌‌های فعلی درکنار عنصر کمیاب لیتیوم از کبالت هم استفاده می‌‌شود. دسترسی به معادن کبالت و استخراج آن بسیار دشوار و خطرناک است. جایگزینی این عناصر با آلومینیوم می‌‌تواند تمامی این دغدغه‌‌ها را از میان بردارد و تا حد زیادی از وابستگی ما به سوخت‌‌های فسیلی در فرایند تولید باتری‌‌ها بکاهد. پاتریک جانسون، فیزیک‌دان دانشگاه فناوری چالمرز در سوئد می‌‌گوید:

هزینه‌‌ی مواد و اثرهای زیست‌‌محیطی پیش‌‌بینی‌‌شده برای این طرح بسیار کمتر از چیزی است که امروزه شاهدش هستیم؛ واقعیتی که عملی‌‌بودن این طرح را برای اهداف بزرگ‌مقیاسی نظیر پارک‌‌های خورشیدی و ذخیره‌‌سازی انرژی بادی نشان می‌‌دهد. به‌‌علاوه، طرح باتری‌‌های جدید ما در مقایسه با باتری‌‌های آلومینیومی پیشرفته‌‌ی امروزی، از چگالی انرژی دوبرابری برخوردار خواهد بود.

باتری آلومینیومی / Aluminum battery

باتری‌‌های آلومینیومی ایده‌‌ی جدیدی نیستند؛ اما در دستاورد تازه‌‌ی پژوهشگران، گرافیت استفاده‌شده به‌‌عنوان کاتد با مولکول‌‌های پایه‌‌ی کربنی با نام آنتراکوینون (Anthraquinone) جایگزین شده است. ناگفته نماند هنگام استفاده از باتری، الکترون‌‌ها از آند یا الکترود منفی به کاند یا الکترود مثبت جریان می‌‌یابند. این جایگزینی به افزایش چگالی انرژی خواهد انجامید و استفاده‌‌ی عملی‌‌تر و توجیه‌‌پذیرتر و پایدارتر از باتری‌‌های آلومینیومی را در مقایسه با نسل گذشته امکان‌‌پذیر خواهد کرد. درضمن، پژوهشگران معتقد هستند روند بهینه‌‌سازی ترکیبات شیمیایی، به‌‌ویژه‌‌ی الکترولیت به‌کاررفته هنوز جای پیشرفت بیشتری دارد. جانسون می‌‌گوید:

الکترولیت (درون باتری) و بهبود مکانیزم شارژ هنوز جای کار بیشتری دارد. ضمن اینکه آلومینیوم قابلیت حمل بار بهتری از لیتیوم دارد؛ چراکه این فلز از انواع مواد چندوجهی محسوب می‌‌شود؛ بدین معنی که هر یون از آن می‌تواند چندین الکترون به‌‌خود جذب کند.

فعلا طرح یادشده در مرحله‌‌ی اثبات مفهوم است و تا عملیاتی‌‌شدن آن در بخش ذخیره‌‌سازی انرژی شبکه‌‌ی برق فاصله‌‌ی بسیاری داریم. این مطالعه نشان می‌دهد ایده‌‌ی ارتقای باتری‌‌های آلومینیومی عملی است و جایگزینی فناوری لیتیوم‌یون با آن می‌‌تواند مزایای زیادی در پی داشته باشد. پژوهشگران می‌‌گویند باتری آلومینیومی می‌‌تواند در برخی کاربردها درکنار باتری‌‌های لیتیوم‌یون نیز استفاده شود و بسته به نیاز انرژی و مورد کاربری می‌توان میان دو سیستم سوئیچ کرد. نیکلاس لیندال، از دیگر فیزیک‌دانان دانشگاه چالمرز می‌‌گوید:

ازآنجاکه کاتد جدید می‌‌تواند امکان به‌‌کارگیری حامل بار بهتر را فراهم کند، این باتری‌‌ها می‌‌توانند به‌‌شکل بهتری از ظرفیت آلومینیوم بهره ببرند. هم‌‌اکنون، برای یافتن الکترولیت بهتر تلاش می‌کنیم.

این مطالعه اخیرا در ژورنال Energy Storage Materials منتشر شده است.

منبع sciencealert

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده

بیشتر بخوانید