اختراع باتری ای با طول عمر ۴۰۰ برابر باتری های رایج

کارآیی گوشی های هوشمند، تبلت ها و بیشتر لوازم برقی دیگر به باتری های قابل شارژ بستگی دارد. اما پس از چند هزار با استفاده از باتری، توانایی نگهداری شارژ باتری ها شروع به کاهش یافتن می‌کند. جنس باتری‌های امروزی عمدتاً از لیتیوم است، و در طول زمان لیتیوم داخل آن خورده می‌شود.
محققان در دانشگاه یو سی ایرواین (UC Irvine) برای ذخیره بار در باتری به جای لیتیوم از نانوسیم طلا (Gold Nanowire) استفاده کردند و دریافتند که سیستم جدیدشان قادر به نگهداری زمان بسیار بیشتری نسبت به سازوکار باتری لیتیوم سنتی است. سیستم جدید تیم پژوهشی ایرواین تا ۲۰۰،۰۰۰ مرتبه شارژ بدون خوردگی و یا کاهش بهره وری را نشان داد.
با این حال آنها هنوز علت این امر را نمی‌دانند. ایده اصلی این آزمایش این بود که یک باتری حالت جامد را تولید کنند که با استفاده از ژل الکترولیت، به جای مایع، به نگهداری بار الکتریکی کمک کند. باتری مایع، مانند انواع مختلف لیتیومی، بسیار قابل احتراق و حساس به دما است. تیم پژوهشی ایرواین با جایگزین کردن ژل بسیار ضخیم تر آزمایش را انجام دادند.
رجینالد پنر (Reginald Penner) سرپرست این گروه تحقیقاتی در این خصوص گفت : “ما نمونه آزمایشی را در چرخه شارژ کردن قرار دادیم و مشاهده کردیم که باتری‌ها به هیچ وجه نمیمیرند ولی مکانیزم آن را هنوز درک نمی‌کنیم.”
اگر چه شما ممکن است هرگز باتری خود را نشکسته یا باز نکرده باشید (امیدواریم)، اما بسیاری از باتری‌ها در ابزارهای شما حاوی مایع است. مایع در بخشی از آن به علت هدایت الکتریکی بالا استفاده می شود تا باعث انعطاف پذیری و شارژ و تخلیه الکتریکی مناسب شود. یافتن ژل الکترولیت بسیار رسانا به شدت دشوار بوده است.
در فن آوری باتری ایروین از یک نانوسیم طلا، نازک‌تر از یک باکتری، پوشش داده شده در اکسید منگنز و سپس حفاظت شده توسط یک لایه از ژل الکترولیت استفاده شده است. ژل الکترولیت برای جلوگیری از خوردگی با پوشش اکسید فلزی تعامل دارد. سیم بلندتر مساحت سطح بیشتری داشته و مقدار بار بیشتری را می‌تواند نگهداری کند. محققان دیگری برای سال ها بر نانوسیم‌ها آزمایش‌های متفاوتی کرده‌اند، اما معرفی ژل محافظ کار گروه ایرواین پژوهش آنها را از دیگر پژوهش‎ها متمایز می کند.

حتما بخوانید!  نظریه و تعامل آن با عمل و تحقیق علمی چیست؟

باتری نانوسیم طلا با طول عمر بیشتر
پنر همچنان افزود : “کارایی این ژل فراتر از این است که فقط سیم‌ها را نگه دارد. درواقع به نظر می‌رسد این ژل اکسید فلزی را نرمتر کرده و در مقابل شکست مقاومتر می‌کند. این ژل چقرمگی شکست اکسید فلز را که وظیفه ذخیره سازی و نگهداری بار الکتریکی را دارد را افزایش می‌دهد.”
با وجود اینکه این فن آوری وعده توانایی شارژ شدن تا ۴۰۰ برابر بیشتر از باتری های معمول حال حاضر را می‌دهد اما هنوز یک باتری واقعی نیست. باتری دارای یک آند، به عنوان ورودی برق به سیستم، و یک کاتد، به منظور خروجی برق است. اما در سیستم آزمایش شده محققان با استفاده از دو کاتد شرایط را برای عمل تکرار شارژ کردن سیستم فراهم کردند. پنر می گوید که این مسأله همانند ریختن آب و جابجایی آن بین دو فنجان است. پس از چند صد نقل و انتقال از یک فنجان به فنجان دیگر، معمولاً مقداری از آب نشت خواهد کرد، به این معنی که مقدار بار الکتریکی کمتر خواهد شد که در یک باتری امری طبیعی می باشد. سیستم آزمایش شده پنر آب را ۲۰۰۰۰۰ بار بین دو فنجان جابجا می¬کند در حالی که تنها ۵% هدر می رود.
حتی استفاده از مقدار اندک طلا نیز ساخت این باتری را بسیار پرهزینه و گران خواهد کرد. پنر معتقد از جایگزینی فلزات رایجتر و ارزانتری همانند نیکل این باتری ها را از لحاظ اقتصادی به صرفه تر خواهد کرد. کار آینده این آزمایشگاه در واقع مستلزم ساخت باتری هایی با این فن آوری و تحقیقات بیشتر درباره¬ی چرایی روند کار آنها است.

حتما بخوانید!  ده مهارت کلیدی لازم در سال 2020

منبع : گروه پنر در دانشگاه ایرواین

0 پاسخ

ثبت دیدگاه

مایل به ملحق شدن به بحث هستید ؟
به ما بپیوندید !

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *