افزایش طول عمر باتری با افزودن یک حبه قند!

اخیرا محققان آزمایشگاه PNNL کشف کرده اند که حل کردن یک قند ساده در الکترولیت یک باتری جریان دار، حداکثر توان خروجی را تا 60 درصد افزایش می دهد.

به گزارش تکناک، علاوه بر این، نشان داده شد که این باتری پس از یک سال چرخه مداوم، تقریباً هیچ یک از ظرفیت های خود را از دست نداد.

باتری‌های جریانی، چیزهایی نیستند که انتظار داشته باشید در یک ماشین یا لپ تاپ پیدا کنید. آن‌ها به طور معمول برای انبار کردن انرژی در مقادیر بزرگ و به مدت طولانی مناسب هستند و در سال‌های اخیر علاقه زیادی به آن‌ها پیدا شده است، زیرا شهرهای بزرگ سعی در تغییر دادن شرایط نامطلوب دارند و تلاش می کنند وابستگی به منابع انرژی تجدیدپذیر روزانه، فصلی و هوای محور را بیشتر کنند.

به طور معمول، باتری های جریانی از دو مایع تشکیل شده اند، یک آنولیت و یک کاتولیت که به طور جداگانه ذخیره می شوند، سپس در دو طرف یک غشای انتخاب کننده یون، پمپ می شوند تا در هنگام نیاز به انرژی، جریان ایجاد کنند.

این ساختار مزایای خاصی را به همراه دارد. برای مثال، می‌توانید با تعویض الکترولیت تخلیه‌شده با الکترولیت شارژ شده، سیستم خود را سوخت‌گیری کنید یا می‌توانید آن را با استفاده از برق شبکه برای از بین بردن چرخه تخلیه، دوباره شارژ کنید.

محققان آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام اولین کسانی بودند که سعی کردند قندی به نام بتا سیکلودکسترین را در آنولیت سلول حل کنند، به این امید که به مشکلی کاملاً متفاوت کمک کند. آنها انتظار نداشتند که این قند بتواند باتری را شارژ کند. روژو فنگ، نویسنده اول مطالعه انجام شده در این زمینه گفت: ما به دنبال راهی ساده برای حل کردن فلورنول بیشتر در الکترولیت بودیم. قند بتا سیکلودکسترین به انجام این کار کمک کرد، اما مزیت واقعی آن توانایی شگفت‌انگیز کاتالیزوری بود.

با همکاری محققان موسسه ییل، آنها مکانیسم این تقویت را کشف کردند؛ قند، پروتون های با بار مثبت را می پذیرد و حرکت الکترون های دارای بار منفی را که به سمت و در سراسر غشای سلولی حرکت می کنند، متعادل می کند. پس از کمی تنظیم، آنها توانستند سرعت واکنش و در نتیجه میزان توان موثر باتری را تا 60 درصد افزایش دهند.

این قندها به طور کامل در الکترولیت حل می شوند، برخلاف فناوری باتری جریانی Influit که در تحقیقات فناوری ایلینوی تولید شده است. Influit از نانوذرات ریز و جامد از مواد باتری اکسید فلز فعال، معلق در یک مایع چسبناک استفاده می‌کند و ادعا می کند که باتری‌های آن با چگالی انرژی تمام سیستم 4 تا 5 برابر بیشتر از بسته‌های لیتیوم امروزی، به اندازه‌ای سریع هستند که می‌توان در اتومبیل‌ها از آن استفاده کرد.

وی وانگ، محقق قدیمی در زمینه باتری PNNL و محقق اصلی این مطالعه، گفت: این یک رویکرد کاملاً جدید برای توسعه الکترولیت باتری جریان است. ما نشان دادیم که می توانید از نوع کاملاً متفاوتی از کاتالیزور طراحی شده برای تسریع تبدیل انرژی استفاده کنید. علاوه بر این، به دلیل حل شدن آن در الکترولیت مایع، امکان جدا شدن جامد و رسوب سیستم را از بین می برد.

هنگامی که توان خروجی بهینه شد، تیم تحقیقاتی به آزمایش دوام رفت تا ببیند آیا افزودنی شکر بر عمر مفید الکترولیت تأثیر می گذارد یا خیر. محققان باتری را به مدت بیش از یک سال به طور مداوم شارژ و دشارژ کردند، تنها زمانی که یک لوله پلاستیکی شکسته شد متوقف شد و از اینکه متوجه شدند فقط ظرفیت ناچیزی از دست رفته بود، شگفت زده شدند.

شایان ذکر است که باتری‌های جریان دار معمولاً بسیار بیشتر از باتری‌های لیتیومی دوام می‌آورند، اما با وجود این محققان می‌گویند این اولین بار است که هر باتری جریان دار شناخته شده در علم، تا به حال این نوع طول عمر را نشان داده است.