با ۶ باتری نسل آینده آشنا شوید

وب‌سایت تک شات - منیره لطفی: این روزها با محبوب شدن گجت‌های مختلف از گوشی های هوشمند گرفته تا ردیاب‌های سلامت نیاز به باتری‌های قابل حمل هر روز بیشتر از دیروز احساس می‌شود، باتری‌های که می‌توانند برای محیط زیست بسیار مضر باشند. خوشبختانه پیشرفت‌های اخیر نشان می‌دهند که در آینده‌ای نزدیک شاهد استفاده فراگیر از باتری های سازگار با محیط خواهیم بود.

مهندسان در حال جایگزین کردن اجزای سمی با موادی همچون برگ درختان یا حتی شکر هستند که آسیب کمتری به محیط زیست می‌زنند. برخی دیگر از این نوآوری‌ها نیز نوید بخش تولید باتری‌هایی با طول عمر بالاتر و عملکرد بهتر هستند که پس از بلا استفاده شدن، اثر کمتری از آنها باقی می‌ماند. در ادامه با شش فناوری برای ساخت باتری های نسل آینده آشنا خواهیم شد.

باتری مبتنی بر برگ درخت


گروهی از محققان دانشگاه مریلند به دنبال استفاده از یک ماده ارزان قیمت بودند تا نقش قطب منفی (آنود) را در باتری‌های آنها ایفا کند. این محققان در آخر به این نتیجه رسیدند که برگ‌های درخت بلوط می‌توانند تا ۱۰۰۰ درجه سلسیوس حرارت داده شوند تا ساختارهای کربن موجود از بین برود سپس الکترولیت‌ها را مقابل منافذ طبیعی برگ قرار دادند تا جذب شوند. نتیجه این فرآیند یک آنود گیاه محور است که نقش اجزای سنتی باتری‌ها را ایفا می‌کند. این تحقیق هم چنان در جریان است تا بتوان برای این منظور از عناصر طبیعی دیگری همچون خزه، پوست موز و ملون استفاده کرده و باتری‌هایی جدید بر مبنای طبیعت تولید کرد.


باتری گرافنی که در لحظه شارژ می‌شود


محققان سخت در تلاشند تا باتری‌هایی قابل شارژ تولید کنند که می توانند استفاده بیشتری را تحمل کنند. دانشگاه Swinburne استرالیا یک باتری گرافنی جدید تولید کرده است که قابلیت شارژ سریع دارد، این باتری هم چنین از دوام بسیار بالایی برخوردار است و هیچ گاه از بین نمی رود.

در ابرخازن‌های این باتری گرافن فوق قوی جای لیتیوم را گرفته است به این ترتیب بسیاری از نقایص لیتیوم، ماده‌ای که به صورت گسترده در باتری ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، حذف خواهد شد، علاوه بر این اثرات مخرب زیست محیطی ناشی از تولید باتری نیز به حداقل می‌رسد. استفاده از ابر خازن های گرافن محور به این باتری جدید امکان می‌دهد که در کمتر از چند ثانیه، تا ۱۰۰ درصد شارژ شود، چرخه های شارژ بسیار بیشتری را تحمل کرده و هزینه تولید آن نیز در مقایسه با باتری‌های لیتیوم یونی سنتی بسیار کمتر است.


شیرین و ارزان: باتری جدیدی که با شکر کار می‌کند


تیمی از دانشگاه ویرجینیا تک موفق به تولید یک باتری شکری شده است که طول عمر آن در مقایسه با سایر نمونه های اولیه باتری‌های مبتنی بر شکر بیشتر است. مالتودکسترین، یک پلی ساکارید ساخته شده از هیدرولیز نشاسته، از شکر طبیعی تفکیک کی شود و به عنوان سوخت مورد استفاده قرار می‌گیرد. در زمان ترکیب شدن با هوا، این باتری الکترون‌های محلول شکر را منتشر می کند تا برق تولید شود. شکر ارزان و فراوان است. به این ترتیب می‌توان باتری های تولید کرد که تنها ارزان قیمت هستند بلکه قابل تجزیه زیستی نیز هستند.

باتری مبتنی بر طلا که از بین نمی‌رود


یک اکتشاف اتفاقی توسط محققان دانشگاه کالیفورنیا منجر به یک پیشرفت غیر منتظره فنی شد که ممکن است منجر به منسوخ شدن باتری‌‌های لیتیوم یونی شود. این تیم با استفاده از طلا و موادی جدید دیگر یک باتری نانوسیم تولید کردند که می‌توان آن را بدون اینکه از نقصی در عملکردش به وجود آید (بر خلاف باتری های لیتیم یونی)، صدها هزاران بار شارژ کرد.

این باتری شامل نانوسیم‌های الکترودی محافظت شده‌ای می شود که از هسته نازکی از طلا ساخته شده‌اند که اطراف آن را لایه‌هایی از منگنز دی اکسید و ژل الکترویت شبیه به پلکسی گلس تشکیل می‌دهند. اگرچه این تیم در مرحله اول به دنبال ایده‌های خلاقانه و جدیدی برای افزایش ظرفیت و توان باتری‌ها بود، دستیابی اتفاقی به این ایده جدید منجر به تولید باتری‌هایی می‌شود که می‌توانند بدون هیچ نشانه‌ای از فرسودگی برای همیشه دوام داشته باشند.

باتری خود تخریب که در آب حل می‌شود


باتری های خود تخریب برای تمامی کاربران مفید نیستند اما توسعه این منبع انرژی قابل انحلال پیشرفتی چشمگیر در مواقعی محسوب می‌شود که باتری های یک بار مصرف کنار گذاشته شده و موجب آلوده شدن محیط پیرامونی می‌شوند.

این باتری که توسط تیمی از دانشگاه Iowa State ساخته شده با این هدف طراحی شده است که در مواجهه با نور، گرما یا مایعات خود را از بین می‌برد. این باتری مناسب کاربری‌های نظامی و سایر تجهیزات به اصطلاح موقت است که برای مدت زمان محدود به یک منبع انرژی نیاز دارند. برخی دستگاه‌های پزشکی و سنسورهای زیست محیطی به چنین باتری‌هایی نیاز دارند و از آنجایی که این باتری می‌تواند پس از انجام وظیفه در آب حل شود، کمترین آسیب را به محیط زیست وارد می‌کند.

باتری آب شور خوراکی


اگرچه نیاز چندانی به خوردن یک باتری وجود ندارد، اما اگر مجبور باشید می‌توانید بخش‌هایی از این باتری جدید را بخورید. مدیر ارشد فناوری شرکت Aquion Energy به منظور اینکه سازگاری به محیط ریست و طبیعی بودن باتری جدید شرکتش را به نمایش بگذارد، بخش‌هایی از این باتری مبتنی بر آب شور را خورده است و هم چنان در سلامت کامل زندگی می‌کند.

اجزای تشکیل دهنده این باتری را موادی همچون خاک، پنبه، کربن و آب شور در نقش یک محلول الکترولیت تشکیل می‌دهند که از طبیعت گرفته شده‌اند. اگر این باتری چندان خوش مزه نخواهد بود، اجزای آن دارای میزان حساسیت زیست محیطی بالایی هستند که کمتر در حوزه ذخیره سازی انرژی یافت می‌شود.

این باتری برای مصارف با مقیاس بزرگ طراحی شده است برای مثال ارایه نیروی برق پشتیبان برای خانه یا کسب و کار که به یک منبع انرژی تجدیدپذیر مانند باد یا خورشید مجهز است.