ساخت باتری با قابلیت شارژ شدن در چند ثانیه

وب سایت کلیک: در این مطلب قصد داریم به معرفی باتری های جدیدی بپردازیم که هم توانایی ذخیره سازی آن ها نسبت به باتری های متداول بیشتر است و هم هنگام رها سازی در طبیعت پس از استفاده، محیط زیست اطراف خود را آلوده نمی کنند.

همه ما می دانیم که وسایل الکترونیکی مجهز به باتری، امروزه در زندگی ما کاربرد بسیار زیادی دارند؛ اما برخی از باتری های مورد استفاده در این وسایل واقعاً برای محیط زیست مضر هستند و می توانند آسیب های جبران ناپذیری را به آن وارد کنند. خوشبختانه محققان در سال های اخیر به فناوری های جدیدی دست پیدا کرده اند که می توانند ساخت باتری های سبز و دوستدار محیط زیست را در آینده ای نه چندان دور ممکن سازند. محققان به دنبال جایگزین کردن مواد سمی تشکیل دهنده باتری ها با موادی طبیعی همچون برگ درختان و شکر که زیان کمتری برای محیط زیست دارند، هستند.

از سویی دیگر محققان با فناوری های مبتکرانه دیگری به دنبال ساخت باتری هایی با عمر مفید بالا و عملکرد بهتر هستند و از سویی دیگر قصد دارند تاثیرات منفی باتری ها را برای روی محیط زیست پس از رهاسازی آن ها در طبیعت، کاهش دهند. به عنوان مثال به تازگی محققان به صورت تصادفی موفق به ساخت نوعی باتری نانوسیم با استفاده از طلا شدند که می تواند باتری های یون لیتیومی را کاملا از رده خارج کند. مثال دیگری که می توانیم برای باتری های ساخته شده مبتنی بر فناوری های جدید و مبتکرانه بیان کنیم، باتری های جدیدی هستند که می توانند پس از استفاده در آب حل شوند و اجزای آن دوباره مورد استفاده قرار بگیرند. در ادامه با ما همراه باشید تا شما را بیشتر با نسل جدید باتری های سبز آشنا کنیم.

ساخت باتری دوستدار محیط زیست با استفاده از برگ درخت بلوط


محققان دانشگاه ایالت مریلند آمریکا سال ها به دنبال یافتن ماده ای ارزان قیمت برای استفاده از آن در قطب منفی (آند) باتری بودند. آن ها پس از سال ها دریافتند که برگ درخت بلوط می تواند برای این کار مناسب باشد؛ زیرا می توان درجه حرارت برگ های درخت بلوط را تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد افزایش داد و از آن ها برای تخریب ساختار کربن استفاده کرد و از منافذهای طبیعی برگ ها برای جذب مایع، نیز برای ایجاد الکترولیت ها استفاده کرد. نتیجه کار این محققان ایجاد یک آند با پایه و اساس گیاهی بود که عملکرد آن همانند آند باتری های قدیمی است. دانشمندان در حال و تحقیق برای استفاده از مواد طبیعی دیگر همانند خزه تورب (نوعی خزه که در خاک دربردارنده زغال سنگ می روید)، پوست موز و پوست خربزه، در ساخت باتری های سازگار با محیط زیست هستند.

ساخت باتری گرافنی با قابلیت شارژ شدن در چند ثانیه

محققان زیادی مشتاقانه در حال کار کردن بر روی باتری های قابل شارژ جدیدی هستند که از عمر مفید بیشتری برخوردار باشند. محققان استرالیایی به تازگی موفق به ساخت باتری گرافنی جدیدی شدند که می تواند تنها در چند ثانیه شارژ شود. این باتری ها از عمر مفید بسیار بالایی برخوردار هستند. در این باتری ها گرافن های فوق قوی می توانند در ابر خازن باتری جایگزین لیتیوم شوند؛ زیرا این گرافن های فوق قوی فاقد معایب موادی هستند که در حال حاضر به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گیرند و هنگامی که دور انداخته می شوند، آسیب کمتری به محیط زیست وارد می کند. ابرخازن هایی که دربردارنده گرافن هستند، این امکان را برای باتری ها فراهم می کنند که تنها در عرض چند ثانیه شارژ شوند. تعداد دفعاتی که باتری های گرافنی می توانند شارژ شوند، نسبت به تعداد دفعاتی که باتری های لیتیوم یونی می توانند شارژ شوند، بیشتر است و هزینه ساخت آن ها نیز کمتر از باتری های لیتیوم یونی است.

باتری هایی که نیروی آن ها توسط شکر تأمین می شود؛ شیرین و ارزان


اعضای یک تیم تحقیقاتی آمریکایی موفق به ساخت باتری جدیدی شدند که نیروی آن توسط شکر تأمین می شود و عمر مفید آن ها از تمام نمونه های اولیه باتری های مشابه که تا کنون ساخته شده است، بیشتر است. مالتود کاسترین که یک پلی ساکارید مشتق شده از هیدرولیز نشاسته است، از شکر جدا می شود و سپس نیروی باتری را تأمین می کند. زمانی که این ماده با شکر ترکیب شود، باتری برای تولید برق؛ الکترون ها را از محلول شکر آزاد می کند. شکر ماده ای ارزان قیمت و فراوان است؛ بنابراین استفاده از این ماده در ساخت باتری ها نه تنها باعث کاهش هزینه تولید آن ها می شود، بلکه باتری های این چنینی از قابلیت تجزیه پذیری زیستی برخوردار هستند و هنگامی که در طبیعت رها می شوند، به راحتی تجزیه می شوند.

باتری های ساخته شده از طلا فناناپذیر هستند


اعضای تیم تحقیقاتی دانشگاه کالیفرنیا به صورت تصادفی به وجود فناوری شگفت انگیزی پی بردند که می توانست باتری لیتیوم یونی را کاملا منسوخ کند. اعضای این تیم تحقیقاتی موفق شدند با استفاده از طلا و مواد جدید نوظهور دیگری یک باتری نانوسیم (گونه ای از باتری های قابل شارژ که حاوی لیتیوم هستند و قطب منفی آن از جنس فولاد ضد زنگ است و به همین دلیل میزان ذخیره انرژی در این نوع باتری نسبت به باتری های قدیمی تر که قطب منفی آن ها از جنس گرافیت است، بیشتر است) تهیه کنند. این نوع باتری می تواند هزاران بار شارژ شود و ساختار آن بر خلاف باتری های لیتیومی بر اثر استفاده مکرر ضعیف نمی شود و به همین دلیل همیشه بهترین عملکرد را دارد. این باتری های منحصر به فرد حاوی الکترودهای نانو سیم هستند که دربردارنده هسته کوچکی از طلا هستند. این الکترودها توسط منگنز دی اکسید و ژل الکترولیت شبه پلکسی گلاس (نوعی ماده پلاستیکی که ظاهری شفاف همانند شیشه دارد و از مقاومت خوبی نسبت به شیشه برخوردار است) پوشانیده شده است. با وجود اینکه محققان در ابتدا تنها به دنبال راه هایی مبتکرانه برای افزایش ظرفیت ذخیره سازی انرژی در باتری ها بودند، اما توانستند با این روش باتری هایی را بسازند که عمر مفید آن ها هرگز به پایان نمی رسد و ساختار داخلی آن ها نیز ضعیف نمی شود.

باتری های که در آب حل می شوند و از بین می روند


این باتری ها که بدون دخالت خارجی از بین می روند، در آینده در دسترس عموم مردم قرار نخواهد گرفت؛ اما ساخت این باتری های جدید که می توانند در آب حل شوند، یک راه حل مبتکرانه کلیدی است و در برخی از موارد این باتری ها واقعاً می توانند کاربردی باشند؛ برای مثال می توان از فناوری های مورد استفاده از این باتری ها برای از بین بردن باتری های یک بار مصرف که پس از استفاده در محیط زیست رها می شوند و باعث آلودگی آن می شوند، استفاده کرد. این باتری ها به صورتی طراحی شده اند که هنگامی که در تماس با نور، حرارت یا گرما قرار می گیرند، خود به خود از بین می روند. این باتری ها می توانند برای تجهیزات نظامی و همچنین وسایلی که به صورت موقتی مورد استفاده قرار می گیرند و تنها برای مدت زمان مشخصی نیازمند منبع انرژی هستند، مورد استفاده قرار بگیرند. این باتری ها می توانند در برخی از تجهیزات پزشکی و حسگرهای محیطی نیز مورد استفاده قرار بگیرند. این باتری به دلیل اینکه پس از استفاده در آب حل می شود، تقریبا هیچ اثر مخربی بر محیط زیست ندارد.

باتری های آب شور خوراکی

اگر چه هیچ کسی تمایلی به خوردن یک باتری ندارد، اما اگر زمانی مجبور به خوردن یک باتری شدید، می توانید به راحتی این باتری را بخورید. شرکت Aquion Energy موفق به ساخت این باتری شده است و یکی از اعضای این شرکت برای اینکه ثابت کند این باتری کاملا طبیعی است و برای محیط زیست هیچ خطری ندارد، بخش هایی از این باتری آب شور را خورده است و برای او هیچ مشکلی پیش نیامده است.

ساختار این باتری عمدتا از مواد مشتق شده طبیعی مانند خاک، پنبه و کربن تشکیل شده است و آب شور نیز به عنوان یک الکترولیت محلول عمل می کند. با وجود اینکه ممکن است این باتری طعم خوشمزه ای نداشته باشد؛ اما این موضوع که این باتری از مواد کاملا طبیعی و دوستدار محیط زیست ساخته شده است، مزیتی برای آن محسوب نمی شود که تقریبا در هیچ نوع باتری دیگری دیده نمی شود.

این باتری برای استفاده در مقیاس های بزرگ مانند ذخیره سازی انرژی در منازل یا اداراتی که برای تأمین انرژی مورد نیاز خود از منابع تجدید پذیر مانند انرژی خورشیدی یا انرژی باد استفاده می کنند، طراحی شده است. این باتری ها می توانند زمانی که اوج مصرف برق نیست، با برق شارژ شوند و در زمان اوج مصرف برق، از انرژی آن ها استفاده شود؛ زیرا در این زمان قیمت برق بیشتر از زمان عادی محاسبه می شود.