پژوهشگران "دانشگاه هاروارد" توانستند دلیل کاهش کارآیی باتری‌های سیال آلی را مشخص کنند.

به گزارش زیست آنلاین و به نقل از سیز، پژوهشگران "دانشگاه هاروارد"(Harvard University) پس از سالها پیشرفت در تولید باتری‌های آلی سیال، به مشکل برخوردند. آنها دریافتند مولکول‌های آلی "آنتراکینون"(anthraquinone) که باتری را شارژ می‌کنند، به مرور زمان تجزیه می‌شوند و کارآیی بلند مدت باتری را کاهش می‌دهند. آنها در این پژوهش، نه تنها نحوه تجزیه مولکول‌ها، بلکه نحوه ضعیف شدن و حتی تغییر ترکیب آنها را مشخص کردند.

این پژوهش، مولکولی موسوم به "DHAQ" را در آزمایشگاه نشان می‌دهد که به "کینون زامبی"(zombie quinone) نیز مشهور است و از ارزان‌ترین مولکولی‌هایی به شمار می‌رود که در مقیاس بزرگ تولید می‌شوند.

"مایکل عزیز"(Michael Aziz)، سرپرست این پروژه گفت: اگر باتری‌های آلی سیال به بازار راه پیدا کنند، هزینه تولید انبوه آنها موضوع بسیار مهمی خواهد بود؛ در نتیجه اگر بتوانیم از این روش‌ها برای افزایش طول عمر مولکول DHAQ استفاده کنیم، به قابلیت مهمی دست یافته‌ایم.

"روی گوردون"(Roy Gordon)، از پژوهشگران این پروژه گفت: این پژوهش، گام بزرگی در استفاده از الکتریسیته تجدیدپذیر به جای سوخت‌های فسیلی به شمار می‌رود.

عزیز و گوردون در سال ۲۰۱۴ تصمیم گرفتند برای ذخیره الکتریسیته منابع تجدیدپذیری مانند باد و خورشید، ابداع باتری‌های آلی سیالی که ایمن و کارآمد هستند، آغاز کنند. باتری‌های آنها با استفاده از مولکول‌های آنتراکینون ساخته شدند که ترکیبی از عناصر طبیعی مانند کربن، هیدروژن و اکسیژن بودند و می‌توانستند انرژی را ذخیره و آزاد کنند.

آنها در ابتدا فکر می‌کردند که طول عمر این مولکول‌ها، به تعداد دفعات شارژ باتری بستگی دارد اما در بررسی‌های بعدی دریافتند که آنتراکینون‌ها به تدریج تجزیه می‌شوند و تعداد دفعاتی که باتری مورد استفاده قرار گرفته، نقشی در این میان ندارد. بررسی‌ها نشان داد که میزان تجزیه، به عمر مولکول‌های آنتراکینون بستگی دارد. این نتایج، پژوهشگران را به سوی بررسی مکانیسم‌هایی سوق داد که مولکول‌ها به وسیله آنها تجزیه می‌شوند.

گوردون افزود: ما دریافتیم هنگامیکه مولکول‌های آنتراکینون شارژ می‌شوند، به از دست دادن یکی از اتم‌های اکسیژن تمایل پیدا می‌کنند؛ در نتیجه رخدادهایی صورت می‌گیرد که موجب از دست رفتن ذخیره انرژی می‌شود.

پژوهشگران با بررسی بیشتر دریافتند که شارژ کردن بیش از حد باتری، شرایطی پیش می‌آورد که تجزیه مولکول‌ها را تشدید می‌کند و با پرهیز از شارژ بیش از حد باتری می‌توان طول عمر آن را افزایش داد.

عزیز افزود: ما قصد داریم در پژوهش‌های آینده، مشخص کنیم که ترکیب این روش‌ها تا چه اندازه بر طول عمر باتری تأثیر می‌گذارد.

گوردون ادامه داد: مکانیسم‌های تجزیه و بازسازی در همه آنتراکینون‌ها یکسان هستند و آنتراکینون‌ها تا به امروز، بهترین و امیدوارکننده‌ترین نوع مولکول برای باتری‌های سیال بوده‌اند.

این پژوهش مهم، پیشرفت قابل توجهی را به سوی ابداع باتری‌های کم‌هزینه با طول عمر بالا رقم می‌زند. از این باتری‌ها می‌توان در شبکه‌های الکتریکی برای تولید انرژی سبز و تجدیدپذیر استفاده کرد.

این پژوهش، در مجله "انجمن شیمی آمریکا"(JACS) چاپ رسید.

جهت مشاهده مهمترین مطالب مرتبط می توانید بر روی هر یک از عناوین زیر کلیک کنید:

اثرات مخرب باتری های مصرف شده خانگی بر محیط زیست

نسل جدید باتری های لیتیم هوا ساخته شد

تفاوت بین یک باتری اتومبیل معمولی سرب اسید و یک باتری خورشیدی

باتری‌ های عجیبی که در سال ۲۰۱۸ ساخته شدند