تحولی شگرف در تولید نسل جدید باتریهای لیتیومی
مجله علمی ایلیاد - همه میدانند که جهان با مسالهی جدی کربندیاکسید دست و پنجه نرم میکند، اما یکی از راهکارهای مقرون بهصرفه و خلاقانه برای کنار آمدن با مقدار اضافی کربندیاکسید، استفاده از فناوری باتریهای نوین است. دانشمندان برای سالها به روشهای جذب کربندیاکسید و ذخیره آن به صورت زیرزمینی یا حتی در اقیانوس اندیشیدهاند. اما سیستم جدید از مزیت خیلی بزرگی نسبت به اقدامات قبلی برخوردار است. بر اساس اعلام محققان MIT، مشکلی که روشهای جذب سنتی کربندیاکسید دارند، این است که اگرچه آنها عملکرد خوبی در جلوگیری از ورود انتشار کربندیاکسید به جو زمین و محبوسسازی گرما دارند، اما به انرژی قابل توجهی احتیاج دارند.
یکی از مطالعات در سال ۲۰۱۴ تخمین زد که CCS تا ۳۰درصد از ظرفیت تولید یک نیروگاه را به خود اختصاص داده و مصرف میکند و در پایان، بسیاری از این گونه سیستمها فقط کربندیاکسید را در قالب جامد ذخیره میکنند. شاخهی مجزایی از علم کربندیاکسید به بررسی راههای تبدیل مواد شیمیایی به انواع دیگری از مواد میپردازد که ما میتوانیم به عنوان منبع سوخت کاربردپذیر، مورد استفاده قرار دهیم. به باور محققان، این یک استراتژی خوب و مهم است.
به همین منظور، گروهی از محققان در MIT به سیستم باتری لیتیومی جدیدی دست پیدا کردهاند که کربندیاکسید را بهطور مستقیم از نیروگاههای برق جذب میکند؛ این سیستم جریان مازاد را به الکترولیت تبدیل میکند که یکی از سه بخش مهم باتری برشمرده میشود. باتریهای لیتیوم کربندیاکسید برای عملکردشان به کاتالیزگرهای فلزی نیاز دارند، چون کربندیاکسید واکنشپذیری خوبی ندارد. مشکل این است که بهرهبرداری از این کاتالیزگرها هزینههای زیادی را به همراه دارد. همچنین، کنترل واکنشهای شیمیایی میتواند امری بسیار پیچیده و دشوار باشد.
برای فائق آمدن بر این قبیل از مشکلات، گروهی از محققان به رهبری «بتار گالانت» مهندس مکانیک، بدون نیاز به کاتالیزگر فلزی و با استفاده از یک الکترود کربنی، موفق به تحقق تبدیل کربندیاکسید الکتروشیمیایی شدند. میبایست از کربندیاکسید در حالت مایع استفاده کرده و آنرا در محلولی آمینه قرار داد. آقای گالانت اظهار داشت: «آنچه ما برای نخستین بار نشان دادهایم، این است که این روش کربندیاکسید را برای فعالیت الکتروشیمی روانتر فعال میکند. دو مادهی شیمیایی به نامهای «آمینههای آبی» و «الکترولیتهای غیرآبی» معمولاً در حالت عادی با یکدیگر مورد استفاده قرار نمیگیرند، اما ما دریافتیم که ادغام آنها منجر به بُروز رفتارهای جدید و جالب میشود که میتواند ولتاژ تخلیه را افزایش داده و تبدیل پایدار کربندیاکسید را نیز به ارمغان آورد.»
تحقیقات نشان داده است که فعلاً نمی توان این سیستم را به صورت انبوه روانهی بازار کرد، اما آزمایشها حاکی است که روش آمینه میتواند رقابت خیلی نزدیکی با سایر روشهای مربوط به باتریهای لیتیومی گازی داشته باشد، اگرچه هنوز جا برای پیشرفت هم وجود دارد. اساساً، سیستم باتری به ۱۰ چرخهی شارژ و تخلیه محدود است و اگر باتریهای کربن لیتیوم برای اهداف جدی مورد استفاده قرار گیرند، میتوان بر محدودیت فوق هم فائق آمد.
محققان در مقالهی خود نوشتند: «از جمله چالشهای بزرگ در آینده میتوان به سیستمهای در حال توسعهی تغییرات آمینه اشاره کرد که از چرخهی عملکرد پیوسته و طولانیتری بهره میبرند. باید اذعان داشت که شاید چندین سال طول بکشد فناوری باتری لیتیومی جدید روانهی بازار گردد، اما با پشت سر گذاشتن هر مانع کوچکی، به هدف غایی خود نزدیک و نزدیکتر میشویم.»
یافتههای این مقاله در مجلهی Joule منتشر شده است.
نوشته: پیتر داکریل
ترجمه: منصور نقیلو - مجله علمی ایلیاد