باطری های صفحه ای جلبکی

[mim-shimi 25686]

کاغذهایی را تصور کنید که نوشته روی آنها مانند یک چراغ می درخشد. این مثال می تواند یکی از کاربردهای بالقوه باطری های زیست تخریب پذیری باشد که به تازگی از جلبک دریایی تهیه شده است.

 

دانشمندان سراسر جهان در حال تلاش برای گسترش باطری های باریک، قابل انعطاف، کم وزن، ارزان و زیست سازگاری هستند که تماماً از مواد اولیه غیر فلزی ساخته شده باشند. در میان همه موادی که احتمال دارد تا برای ساخت این نوع باطری ها استفاده شود، پلیمر های رسانا نیز دیده می شود. با این وجود زمان شارژ طولانی و کاهش زمان نگهداری شارژ در اثر مصرف، از مشکلات عمده این باطری ها است. این نقایص به ضخامت پلیمرهای رسانا مربوط می شود. محقق گوستاو نیشتروم، مهندس الکتروشیمی اپسالای سوئد می گوید: “زمانی که شما یک لایه ضخیم پلیمر دارید، شارژ یکسان در تمامی نقاط کار مشکلی است، و به یک لایه ی ایزوله تبدیل می شود و ظرفیت را کاهش می دهد. هنگامی که یک لایه نازک پلیمر دارید، شارژ و دشارژ کامل انجام می شود.” این محقق الکترودهایی با ساختار نانو تهیه کرده است که از الیاف سلولزی با منشا جلبکی تشکیل شده و توسط لایه های نازک پلی پیرول به ضخامت ۵۰ نانومتر پوشیده شده است.

 

 

 

 

 

بهبود عملکرد باطری

یکی از راه های بهبود عملکرد وسایل ذخیره انرژی غیر فلزی، استفاده از ترکیب مواد الکترودی پلیمرهای رسانا است، مانند باطری متشکل از پلی پیرول(PPy) و سلولز که در آن پلی پیرول بصورت لایه ای نازک بر زیرلایه ای مناسب و مسطح از سلولز قرار می گیرد (شکل زیر). سلولز در طبیعت فراوان است، بخوبی با پلی پیرول پوشانده می شود و سطحی صاف را تشکیل می دهد، لذا استفاده از سلولز برای این زیر لایه ها مناسب است و ترکیب آنها برای این کاربرد، موادی قابل بازیافت، سبک، محکم و ارزان ارائه می دهد. همانطور که در بالا ذکر شد از دلایل عملکرد نامناسب این باطری ها ضخامت زیاد و سطح کمشان است. سلولز استفاده شده در کاغذ سطح ویژه کمی دارد، ولی سطح ویژه سلولز استخراج شده از جلبکی به نام Cladophora و aerogel ها ۱۰۰ برابر بیشتر است. Aero gel ها نیز رطوبت زیادی جذب می کنند، لذا از سلولزهای استخراج شده از این جلبک ها برای زیر لایه ها استفاده می شود. این موضوع به محققان اجازه می دهد که میزان هدایت گری، امکان شارژ دوباره، نگهداری و شارژ بهتر پلیمر های مورد استفاده در این محصولات را افزایش دهد.

محقق ریا اشتروم، نانو تکنولوژیست دانشگاه اپسالا سوئد می گوید: “ما بسیار امیدواریم که کاربرد انواعی از مواد مفید و سازنده موجود در این جلبک ها را شناسایی کنیم. این مواد برای تولید سطح وسیعی از محصولات زیست سازگار، اثر بخش، کم وزن و ذخیره کننده انرژی بکار می روند.”

 

شارژ سریع

 

محققان گفته اند که این نوع باطری ها ۵۰ تا ۲۰۰ درصد بیشتر از پلیمر های رسانا شارژ را نگه می دارند، و می توانند با باطری های لیتیمی رقابت کنند. باطری های قابل شارژ معمولی موجود در بازار در یک ساعت شارژ می شود. اما باطری های جدید می توانند بین ۸ دقیقه تا ۱۲ ثانیه مجدداً شارژ شوند. باطری های جدید همچنین توانایی نگهداری شارژ در حین استفاده را دارند. در حالی که باطری های پلیمری نظیر آنها ۵۰ درصد افت بعد از ۶۰ بار شارژ مجدد و باطری های جدید ۶ درصد افت بعد از ۱۰۰ بار شارژ را نشان می دهند. باطری های جدید شامل لایه ی نازکی از پلیمر های رسانا با قطر ۴۰-۵۰ نانومتر هستند. جلبک های با فیبر سلولز ۲۰-۳۰ نانومتر ضخامت دارند.

 

انعطاف پذیری

محققین این نوع باطری ها را برای مصرف در محصولات منعطف مانند لباس و بسته بندی پیشنهاد کرده اند. مثلاً می توان این باطری ها را در پوسترها قرار داد. یا وجود این محصولات در لباس ها می تواند تغییرات عرق بدن را بررسی و در صورت وجود مشکل، آن را اعلام کند.

محققان به دنبال یافتن این مطلب هستند که این باطری ها با گذشت زمان چه میزان شارژ از دست می دهند و با یافتن راه حلی میزان آن را بهینه کنند.