فناوری جدیدی در موسسه علوم مواد بارسلونا تلفات انرژی را کاهش می‌دهد و کارایی باتری‌های روی‌هوا را بالا می‌برد. این کشف راه تازه‌ای برای کاربرد در فناوری‌های گوناگون ذخیره‌سازی می‌گشاید.
در اسپانیا، پژوهشگران انستیتوی علوم مواد بارسلونا (ICMAB-CSIC) معماری تازه‌ای برای باتری‌های روی-هوا توسعه داده‌اند که امکان افزایش توان آنها تا ۸۰ درصد را بدون تغییر در شیمی اصلی باتری فراهم می‌کند. این سامانه عناصر رسانا را در داخل باتری جای می‌دهد که به عنوان الکترودهای دوقطبی بی‌سیم عمل می‌کنند تا جابه‌جایی بار را آسان‌تر و مقاومت داخلی را کمتر کنند.
آگهی
آگهی
این پیشرفت راه تازه‌ای برای طراحی باتری‌های کاراتر و پربازده‌تر می‌گشاید. این مطالعه که در نشریه «Energy Storage Materials» منتشر شده، با همکاری انستیتوی کاتالان نانو‌علم و نانو‌فناوری (ICN2) و دانشگاه ملی لا پلاتا در آرژانتین انجام شده است.
به گفته پژوهشگران، این کار و دیگر تحقیقات پیشین این گروه طراحی متعارف باتری‌ها را زیر سوال می‌برد و شیوه تازه‌ای برای تصور سامانه‌های ذخیره‌سازی انرژی پیشنهاد می‌کند.
اصل طراحی تازه‌ای که قواعد بازی را عوض می‌کند
باتری‌ها به لطف اختلاف انرژی میان مواد دو الکترود خود، برق تولید می‌کنند. بارها از طریق الکترولیت، یعنی ماده‌ای که امکان حرکت یون‌ها را فراهم می‌کند، از یک الکترود به دیگری منتقل می‌شوند. تا امروز این طور فرض می‌شد که این جزء باید از عبور الکترون‌ها جلوگیری کند تا هر گونه خطر اتصال کوتاه از میان برود. مطالعه جدید این اصل را به چالش می‌کشد.
تیم تحت هدایت نیوس کاسان-پاستور، پژوهشگر ICMAB-CSIC، نشان داده است که در شرایطی مشخص، می‌توان قطعات کوچک فلزی رسانا را بدون اتصال به الکترودها یا مدار خارجی به داخل باتری افزود و این کار حتی می‌تواند عملکرد باتری را بهبود دهد.
کلید کار در میدان الکتریکی است که هنگام کار باتری میان دو الکترود ایجاد می‌شود. پژوهشگران دریافتند که قرار دادن یک یا چند عنصر رسانای ایزوله میان این دو الکترود باعث اتصال کوتاه نمی‌شود و حتی می‌تواند به بهبود انتقال بار کمک کند.
میدان الکتریکی این قطعات رسانا را قطبیده می‌کند؛ آنها بارهای مخالف را در دو سر خود انباشته و مسیرهای تازه‌ای برای جابه‌جایی بار ایجاد می‌کنند. این فرایند مقاومت داخلی را کاهش می‌دهد و امکان تامین سریع‌تر انرژی را فراهم می‌کند. کاسان-پاستور می‌گوید: «آنچه شگفت‌انگیز است این است که این رساناها با هیچ کابل و مدار خارجی‌ای وصل نیستند؛ تنها کافی است در سامانه قرار بگیرند تا اثرهای مفید ایجاد کنند».
چالش اکسیژن، کلید طراحی جدید
این پژوهش که بخشی از رساله دکتری مارک موسکدا است، نشان می‌دهد باتری‌های روی-هوا که از مواد فراوان، ارزان و ایمن ساخته می‌شوند اما به دلیل کند بودن واکنش اکسیژن با محدودیت روبرو هستند، چه ظرفیتی دارند.
در طراحی جدید، الکترودهای دوقطبی بی‌سیم به کار رفته‌اند که مقاومت داخلی را کاهش و تامین انرژی را سریع‌تر می‌کنند؛ به این ترتیب می‌توان توان را تا ۸۰ درصد افزایش داد.
به گفته کاسان-پاستور، این کشف افقی تازه می‌گشاید که می‌تواند در فناوری‌های گوناگون ذخیره‌سازی انرژی به کار گرفته شود. این گروه پیشتر اثرهای مشابهی را در سامانه‌های دیگر هم مشاهده کرده و به تحقیق درباره ظرفیت الکترودهای دوقطبی بی‌سیم ادامه خواهد داد.