پژوهشگران دانشگاه اوپسالا نوعی باتری آزمایشی پروتونی را توسعه داده اند که کاملا از اجزای ارگانیک ساخته شده است. به این ترتیب این باتری نمی‌تواند به محیط زیست آسیب برساند. علاوه بر این، باتری پروتونی می تواند در مدت کوتاهی شارژ شود و در دماهای بسیار پایین کار کند.

باتری پروتونی

به گزارش همشهری آنلاین به نقل از نیواطلس، بیشتر باتری‌ها، مانند باتری‌های لیتیوم-یون فعلی، با فلزاتی ساخته میشوند که نیاز به استخراج و پالایش دارند که این موضوع آسیب‌های زیست‌محیطی زیادی به همراه دارد. همچنین استفاده ایمن از آنها هم یکی از مشکلات موجود است.

بنابراین، محققان در این مطالعه جدید اقدام به تولید باتری های آلی کردهاند. یعنی از عناصری استفاده کرده اند که به راحتی در طبیعت یافت می شود. در این مورد هم ماده اصلی، گروهی از ترکیبات آلی به نام کینون‌ها (quinone)‌ است. این عناصر اغلب به وسیله باکتری ها و گیاهان در فرآیندهایی مثل فتوسنتز و تنفس سلولی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

برای طراحی این باتری جدید، الکترودها از پلیمرهای جامد کینون‌های خاصی ساخته شدهاند. این کینون‌ها در محلول اسیدی و آبی غوطه ور میشوند که به عنوان الکترولیت عمل می‌کنند و به الکترون‌ها اجازه می‌دهند تا با حرکات رفت و برگشت، شبیه «صندلی راحتی»، بین کاتد و آند حرکت کنند. این همان مکانیسم اصلی باتری های لیتیوم-یون است، اما در این طراحی، یون‌های هیدروژن از یک سو به سوی دیگر حرکات رفت و برگشت دارند. از آنجا که این یون‌ها فقط حاوی پروتون هستند، از این سیستم به عنوان باتری پروتونی نام برده می‌شود.

البته شما نمی‌توانید با این باتری، برای اتومبیل یا حتی تلفن خود انرژی لازم را فراهم کنید. این باتری فقط یک باتری سلولی و شبیه یک دکمه کوچک است و با ظرفیت ۶۰ میلی آمپر ساعت، بر اساس استانداردهای موجود بسیار کوچک است.

با این حال، این باتری پروتونیِ نمونه مزیت های خود را دارد. این باتری علاوه بر ارگانیک بودن، به سرعت هم شارژ می شود و فقط در ۱۰۰ ثانیه به ظرفیت کامل میرسد. آزمایش‌ها نشان داده است که این باتری ضمن حفظ ظرفیت بیشتر، می تواند ۵۰۰ بار چرخه شارژ را تحمل کند. این گروه پژوهشی می‌گوید که محلول الکترولیت بی‌خطرتر از سایر محلول هاست و منفجر نمی‌شود و آتش نمی‌گیرد. دست آخر اینکه این باتری می‌تواند در دماهای بسیار کم کار کند.

کریستین استریتزل، نویسنده اصلی این مقاله می‌گوید: من اطمینان دارم که بسیاری از مردم می‌دانند که عملکرد باتری های استاندارد در دماهای پایین کاهش می‌یابد. ما کاری کرده‌ایم که این باتری پروتونی آلی، ویژگی هایی از قبیل ظرفیت را تا دمای حداقل منفی ۲۴ درجه سانتیگراد  حفظ میکند.

این گروه پژوهشی می‌گوید که این طرح نشانه خوبی از یک مدل مفهومی است و بهینه‌سازی آن می‌تواند باعث افزایش ولتاژ و ظرفیت شود. همچنین استفاده از کینون‌های دیگر هم می‌تواند کمک‌کننده باشد.

استریتزل می‌گوید: هنوز راه زیادی برای توسعه این باتری به عنوان یک کالای خانگی باقی مانده است. با این حال، باتری پروتونی که ما تولید کرده‌ایم یک گام بزرگ برای تولید باتری‌های ارگانیک پایدار در آینده است.

کد خبر 498553

برچسب‌ها

نظر شما

شما در حال پاسخ به نظر «» هستید.
4 + 0 =