قابلیت عجیب باتری جدید در شارژ شدن مجدد!
مجله علمی ایلیاد - رویکرد جدید به کار گرفته شده در دستگاه ذخیره‌ی انرژی که بر اساس الکترولیت آبی ارائه شده، می‌تواند سبب شود که دستگاه در مدت ۲۰ ثانیه از حالت کاملاً بدون شارژ به شارژ کامل برسد و این امر قطعاً برای دستگاه‌های الکترونیکِ قابل حملی که اغلب به شارژ سریع نیاز دارند، بسیار مفید خواهد بود. اگرچه این کانسپت، چیز جدیدی نیست، اما تلاش‌های قبلی تنها موفق به ساخت دستگاه‌هایی شدند که از قدرت کم و عمر کوتاه رنج می‌بردند.
امروزه ما خواهان تکنولوژی‌های ذخیره‌سازی انرژی هستیم که نه تنها باید جمع و جور، قدرتمند، دارای ماندگاری بالای شارژ و قابلیت شارژ سریع باشند، بلکه باید با محیط‌زیست نیز سازگار بوده و سبب ایراد آسیب به آن نگردند و البته ترجیحاً منفجر هم نشوند. بنابراین به همین دلیل و به دلایل دیگر، دستگاه‌های ذخیره‌سازی الکترولیت آبی که به‌جای خمیر ارگانیک قابل اشتعال و سمی، حاوی محلول‌های آبی هستند، به‌عنوان گزینه‌های مطمئن و کارآمدی، مورد توجه جدی قرار گرفته‌اند.
در واقع با وجود این‌که باتری‌های لیتیوم مدرن با قابلیت اشتعال کمتر و همچنین ارزان‌تر، هم‌اکنون در دسترس قرار دارند، باز هم انتقال الکترون‌ها مساله‌ای جدی را در این عرصه به‌وجود آورده است. سلول‌های تشکیل دهنده‌ی باتری، با انتقال الکترون بین دو ماده، سبب عملکرد باتری می‌شوند. محلول‌های آبی، محدوده ولتاژ بین دو نقطه را بیشتر از سایر محلول‌ها محدود می‌کنند، در نتیجه سریع‌تر فاسد می‌شود. این مشکلات باعث طول عمر ضعیف و کم بودن قدرت باتری می‌شود که برای دستگاه‌های هوشمند کنونی، که به باتری‌های قدرتمندی نیاز دارند، اصلا خوب نیست. بنابراین محققان موسسه‌ی تحقیقات علمی و فناوری کره‌ی جنوبی از عامل جدیدی در سیستم استفاده نموده‌اند که نحوه‌ی ساخت دستگاه خازن هیبریدی آبی «AHC» را اصلاح می‌کند.
چنین خازن‌های ترکیبی‌ای اساساً ترکیبی از باتری و خازن و الکترودهایی هستند که توان الکتریکی خود را به‌عنوان بار الکترواستاتیک ذخیره می‌کنند، لذا اضافه کردن محلول آبی یون‌داری در بین آن‌ها می‌تواند به جابه‌جایی جریان کمک کند. محققان از پلیمرهای مبتنی بر گرافن، به‌جای رساناهای سنتی فلزی آنُدی استفاده کردند و کاتدی با نانوذرات اکسید فلز پراکنده را تولید نمودند که به واسطه‌ی آن، توانستند بر کمبودهای خازن هیبریدی آبی قبلی غلبه کنند.
شبکه‌های فیبروکربن‌های کوچک موجود بر روی این پلیمرها، در انتقال الکترون‌ها به محلول آبی بسیار کارآمدتر عمل می‌کنند، به‌طوری که سبب می‌شوند باتری‌ها دارای بیش از ۱۰۰ برابر چگالی قدرت نسبت به دستگاه‌های قبلی باشند و در عین حال، همچنان ظرفیتی مساوی با شارژ ۱۰۰،۰۰۰ برابری را نیز داشته باشند. در حال حاضر، این آنودهای جدید به خوبی با الکترولیت‌های مایع جفت شده‌اند و این بدان معنا است که هر دستگاهی می‌تواند به راحتی تنها در ۲۰ ثانیه از صفر تا ۱۰۰ شارژ شود. علاوه بر این، این سیستم جدید از ایمنی خوب و هزینه پایینی نیز برخوردار می‌باشد.
شیمیدانی به‌نام «کانگ» در این خصوص می‌گوید: «این تکنولوژی سازگار با محیط‌زیست می‌تواند به راحتی تولید شده و بسیار کاربردی باشد. به ویژه، ظرفیت بالا و ثبات بالای آن در مقایسه با فناوری‌های موجود، می‌تواند به تجاری‌سازی این خازن‌های آبی کمک کند.» از آنجایی که نیازی نیست منبع تغذیه چندان قدرتمند باشد، نرخ شارژ سریع این دستگاه را می‌توان به‌صورت منظم به سلول‌های فوتوولتائیک یا سایر میکرو منابع مولد قدرت، نسبت داد.
در حالی‌که این نوع از دستگاه‌ها از باتری‌های لیتیوم یونی کارآمدتر هستند، سلول‌های ارزان قیمتی که بدون به راه انداختن آتش‌سوزی در بیشتر شرایط سخت قابل استفاده هستند، بدون شک در تکنولوژی قابل حمل آتی، جایگاه خاصی خواهند داشت. زمان شارژ اندک می‌تواند به‌عنوان پاداشی در نظر گرفته شود، هرچند سال‌ها است که تولید باتری‌های قابل حمل با زمان شارژ اندک وعده داده شده است. ماده‌ی شگفت‌انگیز گرافن امید ما را برای ساخت چنین دستگاهی زنده نگاه می‌دارد و قرار است سامسونگ از پتانسیل آن در ساخت تلفن هوشمندی استفاده کند که تنها در ۱۲ دقیقه به‌طور کامل شارژ می‌شود.
خازن‌های بی‌نظیر می‌توانند رویکردی کاملاً متفاوت را ارائه دهند که به ما اجازه می‌دهد تا زمان کمتری را صرف شارژ کردن دستگاه خود کنیم. البته هنوز کسی نمی‌داند که این باتری‌های آبی با قابلیت شارژ سریع، با کدام نوع فناوری‌های ذخیره‌سازی منطبق خواهند بود. اما از آنجا که دستگاه‌های هوشمند ارزان که همواره خواهان شارژ شدن هستند در حال افزایشند، انتظار می‌رود که این دستگاه‌ها با این سری محصولات منطبق باشند.
نوشته: مایک مک‌را
ترجمه: سهیلا دوست‌پژوه - مجله علمی ایلیاد
ترجمه: سهیلا دوست‌پژوه - مجله علمی ایلیاد