راهکار نمکی دانشمندان برای افزایش ۱۰ برابری عمر باتریهای آبی
پژوهشگران دانشگاه علوم و فناوری ملکعبدالله (KAUST) در عربستان سعودی موفق به کشف راهکاری ساده، اما مؤثر برای افزایش چشمگیر طول عمر باتریهای قابل شارژ آبی شدند؛ روشی که میتواند مسیر ذخیرهسازی انرژیهای تجدیدپذیر را متحول کند.
نتایج این پژوهش که در مجله Science Advances منتشر شده نشان میدهد آب موجود در ساختار داخلی باتریهای آبی بهطور پنهانی عملکرد آنها را تضعیف میکند و موجب کاهش عمر مفید باتری میشود. اما افزودن نمکهایی مانند سولفات روی (zinc sulfate) باعث تثبیت ساختار مولکولی آب شده و از بروز واکنشهای شیمیایی مخرب جلوگیری میکند؛ اقدامی که به گفتهی محققان موجب افزایش بیش از دهبرابری عمر باتریها شده است.
مشکل پنهان در ساختار آب
به گزارش science daily یکی از عوامل کلیدی در تعیین طول عمر باتری آند آن است؛ بخشی که واکنشهای شیمیایی ذخیره و تولید انرژی در آن رخ میدهد. اما در باتریهای آبی، آب آزاد (Free Water) مولکولهای آبی که به سایر مولکولها متصل نیستند عامل اصلی بروز واکنشهای جانبی مخربی موسوم به واکنشهای انگلی است که موجب تخریب آند و کاهش عمر باتری میشوند.
پژوهشگران KAUST با افزودن نمک سولفات روی موفق شدند میزان آب آزاد را کاهش داده و در نتیجه ساختار آب را تثبیت کنند. بهگفتهی حسام الشریف استاد و رئیس مرکز پژوهشی انرژیهای تجدیدپذیر و فناوریهای ذخیرهسازی در KAUST: یافتههای ما نشان میدهد ساختار آب در شیمی باتریها نقش مهمی دارد؛ نقشی که تاکنون کمتر مورد توجه قرار گرفته بود.
چسب آبی برای جلوگیری از واکنشهای مخرب
آب آزاد بهدلیل نداشتن پیوندهای قوی با سایر مولکولها، آمادگی بیشتری برای ورود به واکنشهای شیمیایی ناخواسته دارد. اما ترکیبات سولفاتی با ایجاد پیوندهای پایدار این مولکولها را مهار کرده و از بروز واکنشهای مضر جلوگیری میکنند. پژوهشگران KAUST این نقش پایدارکننده سولفات را چسب مولکولی آب توصیف میکنند.
اگرچه این مطالعه عمدتا با استفاده از سولفات روی انجام شده، اما بررسیهای اولیه نشان دادهاند که نمکهای سولفاتی روی سایر فلزات نیز اثر مشابهی دارند. بنابراین این روش میتواند بهعنوان راهحلی عمومی برای افزایش عمر تمامی باتریهای آبی مورد استفاده قرار گیرد.
راهکاری ساده مقیاسپذیر و مقرونبهصرفه
بهگفتهی یونپی ژو، دانشمند پژوهشی در KAUST و مسئول اصلی اجرای آزمایشها نمکهای سولفاتی ارزان، فراوان و از نظر شیمیایی پایدار هستند؛ بنابراین راهحل ما هم از نظر علمی و هم از نظر اقتصادی قابل اجراست.
باتریهای آبی بهدلیل ایمنی بالا و پایداری محیط زیستی توجه گستردهای در سطح جهانی بهعنوان راهکاری پایدار برای ذخیرهسازی انرژی در مقیاس وسیع جلب کردهاند. برخلاف باتریهای لیتیومی که عمدتاً در خودروهای برقی بهکار میروند، باتریهای آبی گزینهای مناسب برای یکپارچهسازی منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی در شبکههای برق هستند.
طبق برآوردها بازار جهانی باتریهای آبی تا سال ۲۰۳۰ به بیش از ۱۰ میلیارد دلار خواهد رسید؛ پیشرفتی که راهکار تازهی KAUST میتواند بهطور چشمگیری در تحقق آن نقش داشته باشد.
انتهای پیام/
