نسل جدید باتریهای جریانی با استفاده از فلز مایع
مجله علمی ایلیاد - مهندسان دانشگاه استنفورد با استفاده از مخلوطی فلزی که در دمای اتاق به صورت مایع باقی میماند، نوع جدیدی از باتری جریانی ساختند.
باتریهای جریانی توان بالقوهای برای ذخیرهی انرژی در مقیاس بزرگ دارند و به خصوص برای پشتیبانی از منابع انرژی تجدیدپذیر مفید هستند؛ اما هنوز مسائلی وجود دارد که باید برطرف شود. مهندسان دانشگاه استنفورد با استفاده از مخلوطی فلزی که در دمای اتاق به صورت مایع باقی میماند، نوع جدیدی از باتری جریانی را ساختهاند که میتواند مقیاسپذیر، ایمن، کارآمد و ارزان باشد.
در باتری جریانی، کاتد و آند به شکل سیال هستند و در مخزنهای خارجی نگهداری میشوند تا در صورت نیاز به سلول اصلی پمپاژ شوند. در آنجا، این دو مایع به وسیلهی غشایی جدا میشوند که به آنها این امکان را میدهد تا به صورت انتخابی، الکترونهایی را برای شارژ کردن و یا برای تخلیهی انرژی مبادله کنند.
این دستگاهها میتوانند در آینده مقادیر بسیار زیادی از انرژی را ذخیره کنند، اما مواد شیمیایی مورد استفاده اغلب سمی و گران هستند و کنترل کردن آنها دشوار است. این گروه از استنفورد، به منظور غلبه بر این مشکلات، باتری جریانی جدیدی را با استفاده از ترکیب منحصر به فردی از مواد، طراحی کردند.
اول و مهمتر از همه، سیالِ به کار رفته به عنوان سمت منفی باتری، آلیاژی از سدیم و پتاسیم است. این مخلوط در دمای اتاق به صورت مایع باقی میماند و به لحاظ نظری، تراکم انرژیِ سیالِ دیگری که قبلاً برای آن نقشی پیشنهاد شده است را حداقل ده بار انباشته میکند. این گروه برای سمت مثبت سلول، چهار مایعِ مبتنی بر آب را پیشنهاد کردند.
دومین ماده در غشای به کار رفته درون سلول است. این گروه غشای سرامیکی از پتاسیم و آلومینیوم اکسید ساختند که سیالهای مثبت و منفی را از هم جدا نگه میدارد و در عین حال باعث میشود که جریان بین آنها جاری باشد. به نظر میرسد که این ترکیبِ آنولیت جدید و غشای جدید، دو برابرِ حداکثر ولتاژ سایر باتریهای جریانی را تولید میکند که به معنای تراکم کلیِ بهترِ انرژی و هزینهی کمترِ تولید است. نمونهی اولیهای که این گروه ساختند، در طول هزاران ساعت، عملیاتی همچنان ثبات داشت.
«آنتونیو باسلیگ» نویسندهی مطالعه، میگوید: «این تکنولوژی باتری جدید معیارهای عملکردی مختلف و بسیاری دارد که باید برآورده شود؛ هزینه، کارایی، اندازه، طول عمر، ایمنی و غیره. فکر میکنیم این نوع تکنولوژی، با بیشتر کار کردن، قابلیت برآورده کردنِ تمام آن معیارها را دارد. به همین دلیل است که در مورد آن هیجانزده هستیم.» این محققان میگویند برای بهبود بیشتر طراحی باتری، در آینده میتوانند ضخامت غشا را کاهش دهند یا از مایع غیرآبی برای سمت مثبت سلول استفاده کنند.
این تحقیق در مجلهی Joule منتشر شده است.
نوشته: مایکل ایروینگ
ترجمه: زهرا جهانبانی - مجله علمی ایلیاد
ترجمه: زهرا جهانبانی - مجله علمی ایلیاد