باتری ساخت پژوهشگر ایرانی رکورد دوام و چرخه شارژ را شکست

سعید عسکری، پژوهشگر دکتری در دانشگاه موناش استرالیا، همراه با پاراما بانرجی، مدرس ارشد مهندسی شیمی و زیست‌مهندسی، موفق به ساخت باتری روی-هوای قابل شارژ کم‌نظیری شده‌اند که رکوردی تازه در دوام و تعداد چرخه‌های شارژ بر جا گذاشته است.

به گزارش تکناک، این باتری توانسته طی ۷۴ روز پیاپی، ۳۵۷۰ بار شارژ و تخلیه شود؛ دستاوردی که چشم‌انداز تازه‌ای برای ذخیره‌سازی انرژی پاک فراهم می‌کند.

تیم تحقیقاتی موناش با استفاده از مواد سه‌بعدی حرارت‌دیده و مهندسی در مقیاس اتمی، کاتالیزوری نو ابداع کرده که کارایی، طول عمر و هزینه را نسبت به کاتالیزورهای گران‌قیمت متداول مانند پلاتین و روتنیم بهبود می‌دهد.

آنان از عملیات حرارتی برای تبدیل ساختارهای سه‌بعدی به ورقه‌های فوق‌نازک کربنی بهره برده و اتم‌های کبالت و آهن را به صورت منفرد روی این چارچوب جای داده‌اند. به گفته عسکری، طراحی دقیق در سطح اتمی سبب افزایش انتقال بار و بهینه‌سازی واکنش‌ها شده و یکی از مهم‌ترین موانع فنی باتری‌های روی-هوای قابل شارژ را رفع کرده است.

باتری‌های روی-هوا نوعی سلول فلز-هوا هستند که از واکنش اکسیداسیون «روی» با اکسیژن محیط نیرو می‌گیرند. فراوانی و ارزانی روی، چگالی انرژی بالا و سازگاری زیست‌محیطی، این فناوری را به گزینه‌ای جذاب برای وسایل الکترونیکی، خودروهای برقی و ذخیره انرژی تجدیدپذیر بدل کرده است. با وجود این مزایا، محدودیت توان خروجی و دوام پایین شارژ-تخلیه همواره مانع گسترش استفاده عملی آن‌ها بوده است.

پژوهشگران موناش با ترکیب کبالت و آهن به‌عنوان مواد کاتدی و ایجاد ساختار نیتروژن‌دار، موفق شدند این محدودیت‌ها را برطرف کنند. آزمایش‌ها نشان داد باتری حاصل چگالی توان ۲۲۹.۶ میلی‌وات بر سانتی‌متر مربع و چگالی انرژی چشمگیر ۹۹۷ وات‌ساعت بر کیلوگرم ارائه می‌دهد.

بانرجی این عملکرد پایدار دوماهه را نقطه عطفی در مسیر توسعه باتری‌های روی-هوای قابل شارژ توصیف کرده و تأکید دارد اصول به‌کاررفته در این طراحی می‌تواند در فناوری‌های دیگر انرژی پاک مانند پیل سوختی، تجزیه آب و تبدیل دی‌اکسیدکربن نیز کاربرد یابد.

در حال حاضر باتری‌های روی-هوا عموماً در دستگاه‌های کوچکی مثل سمعک استفاده می‌شوند، اما این پیشرفت نشان می‌دهد که می‌توان به‌زودی شاهد نسخه‌های پرقدرت و قابل شارژ برای کاربردهای وسیع‌تر بود. به گفته بانرجی، این فناوری آماده است تا از مرزهای آزمایشگاهی عبور کرده و به تولید و استفاده صنعتی برسد. نتایج کامل این پژوهش در نشریه معتبر Chemical  Engineering منتشر شده و نگاه تازه‌ای به آینده ذخیره‌سازی انرژی تجدیدپذیر و پاک ارائه می‌دهد.