به نقل از «ایران اکونومیست»

ساخت یک باتری جدید مبتنی بر آب بدون فلز

تاریخ انتشار: ۱۲ فروردین ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۷۴۳۳۵۱۱

یک باتری جدید مبتنی بر آب می‌تواند به کاهش وابستگی به لیتیوم برای ذخیره انرژی کمک کند و نقطه پایانی برای آتش گرفتن باتری‌ها باشد.

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از آی‌ای، محققان دانشگاه تگزاس A&M در ایالات متحده در حال بررسی الکترودهای مبتنی بر آب و بدون فلز برای ساخت باتری هستند که می‌توانند روزی برای طیف وسیعی از کاربردها به جای باتری‌های لیتیوم یونی رایج امروزی مورد استفاده قرار بگیرند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

باتری‌های لیتیوم یونی هسته اصلی حمل و نقل الکتریکی در کشورهای متعهد به کاهش انتشار کربن در سراسر جهان هستند. در حالی که ایالات متحده برنامه‌های بلندپروازانه‌ای برای تغییر صنعت حمل و نقل دارد، اما به خوبی از کاستی‌های خود در این زمینه آگاه است.

اجزای حیاتی باتری‌های لیتیوم یونی مانند لیتیوم و کبالت عمدتا در ایالات متحده وارداتی هستند و در صورت تشدید تنش‌های ژئوپلیتیکی، کل این بخش در معرض خطر جدی قرار می‌گیرد. محققان دانشگاه A&M تگزاس یکی از گروه‌هایی هستند که توسط وزارت انرژی و بنیاد ملی علوم ایالات متحده حمایت می‌شوند و به دنبال جایگزین‌هایی برای باتری‌های لیتیوم یونی هستند.

باتری‌های بدون فلز و مبتنی بر آب

جودی لوتکنهاوس(Jodie Lutkenhaus) و دانیل تابور(Daniel Tabor)، استاد و استادیار مهندسی شیمی در این دانشگاه چند سالی است که در مورد باتری‌های مبتنی بر آب تحقیق می‌کنند. به گفته‌ی محققان، این باتری‌ها مانند باتری‌های معمولی از یک کاتد، آند و یک الکترولیت تشکیل شده‌اند.

با این حال تفاوت آنها در این است که الکترودها به جای فلزات از پلیمر ساخته شده‌اند و الکترولیت مورد استفاده در آنها مخلوط آب با نمک‌های آلی است. چنین ترکیبی آتش نمی‌گیرد و الکترولیت مبتنی بر آب کلید هدایت یون‌ها و ذخیره انرژی است.

محققان دریافته‌اند که پلیمرهای رادیکال غیر مزدوج فعال ردوکس(redox-active, non-conjugated radical polymers)، مواد ایده‌آلی برای ساخت این الکترودها هستند زیرا دارای ولتاژ تخلیه بالایی هستند. بسته به ماده مورد استفاده، تفاوت در ظرفیت ذخیره انرژی می‌تواند تا ۱۰۰۰ درصد باشد.

در بیانیه‌ای مطبوعاتی آمده است که گروه تحقیقاتی برای یافته‌های خود بر شبیه‌سازی و تحلیل محاسباتی متکی بوده‌اند و درکی در مورد ساختارها و دینامیک در مقیاس مولکولی میکروسکوپی به دست آورده‌اند.

در برخی از آزمایش‌های انجام‌شده، محققان همچنین توانستند به صورت ماکروسکوپی مشاهده کنند که آیا کاتد در ارتباط با نمک‌های خاصی در الکترولیت بهتر عمل می‌کند یا خیر. آنها این کار را با اندازه‌گیری غلظت نمک و آب انجام دادند.

آن‌ها قصد دارند در آینده شبیه‌سازی‌های بیشتری را برای درک بهتر نظریه پشت باتری‌های آبی انجام دهند که در نهایت بتوان از مواد بهتری برای طراحی آنها استفاده کرد.

محققان مقاله‌ی خود را در مجله‌ی Nature Materials منتشر کردند.

 

منبع: خبرگزاری ایسنا برچسب ها: باتری

منبع: ایران اکونومیست

کلیدواژه: باتری باتری های لیتیوم یونی ایالات متحده مبتنی بر آب باتری ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت iraneconomist.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایران اکونومیست» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۷۴۳۳۵۱۱ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

اختراعی که «مرد عنکبوتی» را بی‌اعتبار می‌کند!

یک پیشرفت جدید می‌تواند دستیابی به قدرت خزیدن روی دیوار مرد عنکبوتی را آسان‌تر از همیشه کند. دانشمندان سنگاپور از یک پلیمر حافظه‌دار، چسبی قوی و قابل استفاده مجدد ساخته‌اند که با تغییر دما به سطوح می‌چسبد و از آنها جدا می‌شود.

به گزارش ایسنا، این پلیمر که اپوکسی E44 نامیده می‌شود و در دمای اتاق یک پلاستیک سخت و شیشه‌ای است، پس از گرم شدن، شکلی نرم و لاستیکی به خود می‌گیرد. در این حالت، می‌تواند به شکاف‌های سطوح دیگر نفوذ کند و اگر در همان حال سرد شود، پیوندهای بسیار قوی ایجاد می‌کند.  برای جدا کردن آن تنها کاری که باید انجام دهید، این است که دوباره آن را گرم کنید.

به نقل از نیواطلس، در آزمایش‌هایی که توسط دانشمندان دانشگاه فناوری نانیانگ (NTU) سنگاپور انجام شد، این چسب توانست بر روی طیف وسیعی از بافت‌های مختلف بچسبد و هیچ اثر چسبنده‌ای از خود بر جای نگذارد. از طریق آزمایش، محققان دریافتند که بهترین شکل برای این ماده، مجموعه‌ای از ساختارهای مو مانند به نام فیبریل است که هر کدام چند میلی‌متر عرض دارند.

به عنوان مثال، در یکی از دستگاه‌ها از فیبریل‌هایی با سطح مقطع ۱۹.۶ میلی‌متر مربع (۰.۰۳ اینچ) استفاده شد که هر کدام می‌توانند تا ۱.۵۶ کیلوگرم (۳.۴ پوند) را تحمل کنند. افزودن فیبریل‌های بیشتر، حداکثر وزنی را که ماده می‌تواند تحمل کند، افزایش می‌دهد.

پروفسور جیمی هسیا (Jimmy Hsia)، نویسنده اصلی این مطالعه، می‌گوید: این فناوری برای دستگیره‌های چسبنده و ربات‌های کوهنوردی بسیار مفید خواهد بود و ممکن است روزی به انسان‌ها اجازه دهد مانند یک مرد عنکبوتی واقعی از دیوارها بالا بروند.

با این حال هنوز برای مرد عنکبوتی شدن زود است. این چسب حافظه‌دار کاملا آماده نیست. برای شروع، این چسب باید تا ۶۰ درجه سانتیگراد حرارت داده شود تا از سطح جدا شود که رسیدن به آن دما با استفاده از سشوار یک دقیقه طول می‌کشد. پس از فشرده شدن روی سطح، حدود سه دقیقه طول می‌کشد تا آنقدر خنک شود که در جای خود قفل شود. این دما و سرعت عمل برای بسیاری از کاربردها مناسب نیست، اگرچه ممکن است برای مصارف صنعتی مانند گیره‌های رباتیک که بارهای سنگین را حمل می‌کنند، کار کند، اما محققان می‌گوید که با کار بیشتر می‌توان این محرک‌ها را تغییر داد.

دکتر لینگهو چانگهونگ (Linghu Changhong)، نویسنده اول این مطالعه می‌گوید: یافته‌های ما نشان می‌دهد که کاهش زمان انتظار تا چندین ثانیه‌ امکان‌پذیر است و دما را می‌توان به دمای نزدیک بدن کاهش داد که به طور چشمگیری امکان استفاده از آن در شرایط مختلف را ممکن می‌کند. محرک‌های تغییر ماده از یک حالت به حالت دیگر نیز می‌تواند متفاوت باشد، مانند استفاده از جریان الکتریکی یا نور به جای دما.

در نهایت، محققان می‌گویند که این روش می‌تواند برای ساخت ربات‌هایی که می‌توانند از سطوح بالا بروند یا برای وسایل بالا رفتن مانند دستکش و چکمه برای انسان استفاده شود.

انتهای پیام