طراحی نوع جدیدی از باتری‎های شناور با طول عمر بالا و هزینه بسیار پایین

محققان دانشگاه هاروارد نوع جدیدی از باتری‎های شناور را طراحی کردند که انرژی مورد نیاز را در مولکول‎های آلی حل‎شده در آب با pH خنثی ذخیره می‎کند. این نوع باتری جدید، غیرسمی و غیرخورنده بوده که هزینه بسیار پایینی جهت تهیه و نگهداری آن مصرف می‎شود.
باتری‎های شناور، انرژی مورد نیاز خود را در محلول‎های آبی درون تانکهای جداگانه‎ای ذخیره می‎کنند که هرچه این تانک‎های ذخیره بزرگتر باشند، انرژی بیشتری نیز ذخیره خواهد شد. باتری‎های شناور، سیستم‎های ذخیره انرژی نویدبخشی همانند انرژی خورشیدی و بادی هستند؛ اما مشکلی که در مورد این باتری‎ها وجود دارد این است که در اثر شارژ و دشارژهای طولانی با کاهش ظرفیت مواجه می‎شوند و بنابراین به منظور محافظت از ظرفیت این باتری‎ها بایستی نگهداری مداومی از الکترولیت آن‎ها انجام داد. 
با بهبود ساختار مولکول‎های موجود در محلول‎های الکترولیت مثبت و منفی و انحلال‎پذیری آن‎ها در آب، محققان دانشگاه هاروارد توانستند باتری را تعبیه کنند که پس از 1000 چرخه تنها با 1% کاهش ظرفیت مواجه می‎شود. 
به گفته پروفسور عزیز (Aziz): "حتی باتری‎های لیتیم-یون نیز به مقدار 1000 چرخه، شارژ و دشارژ کامل نمی‎شوند. از آنجایی که توانستیم این الکترولیت‎ها را در آب خنثی حل کنیم، باتری با طول عمر بسیار زیاد بدست آمد. از طرفی مواد موجود در این باتری خاصیت خورندگی نداشته و با مواد ارزان قیمتی نیز قابل تهیه هستند. هدف این محققان، ساخت باتری است که برای ذخیره انرژی به ازای هر کیلووات-ساعت، $ 100 مصرف کرده که این رقم قابل رقابت با سیستم‎های انرژی خورشیدی و بادی است. 
نکته کلیدی در طراحی این باتری، فهم این مسئله است که چرا مولکول‎های پیشین به سرعت در محلول‎های خنثی حل می‎شدند. در ابتدا محققان پی بردند که چگونه مولکول وایولوژن در الکترولیت منفی تجزیه می‎شد؛ لذا بهبودهایی بر ساختار این مولکول صورت گرفت. 
سپس بر روی مولکول فروسن تمرکز شد که خواص الکتروشیمیایی مناسبی در الکترولیت مثبت از خود نشان داد. 
مولکول فروسن برای ذخیره بار الکتریکی بسیار مناسب است منتها کاملاً در آب نامحلول است. با استفاده از این مولکول، محققان توانستند مولکول‎های نامحلول را با مولکول‎های به شدت محلول تبدیل کنند که به طور پایدار، شارژ و دشارژ می‎شود. 
استفاده از آب با pH خنثی نیز به شدت در کاهش قیمت غشای یون‎گزین که دو وجه باتری را از هم جدا می‎کند، مؤثر واقع شد. اکثر باتری‎های شناور امروزی از پلیمرهای گران‎قیمتی استفاده می‎کنند که یک‎سوم قیمت باتری را به خود اختصاص می‎دهد. با استفاده از آب نمک در هر دو طرف غشا می‎توان این پلیمرهای گران‎قیمت را با هیدروکربن‎های ارزان جایگزین کرد. 

filereader.php?p1=main_10a7cdd970fe135cf


فراخوان سرمایه‌گذاری در طرح‌های برتر حوزهٔ انرژی مبتنی بر فناوری‌نانو

فراخوان سرمایه‌گذاری در طرح‌های برتر حوزهٔ انرژی مبتنی بر فناوری‌نانو

صنایع نانوتک آینده (صنتا) با حمایت ستاد ویژه توسعه فناوری نانو و همکاری چالش‌های فناوری و نوآوری (اینوتن) با هدف ایجاد فرصت رشد و سرمایه‌گذاری جهت ارتقاء طرح‌های دانش‌بنیان برطرف‌کننده نیاز بازار و تبدیل آنها به پروژه‌هایی موفق، فراخوان سرمایه‌گذا...