ساخت باطري هاي قابل شارژ سديم با استفاده از برگ بلوط

Print Friendly

محققان دانشگاه مريلند و مرکز ملي علوم و فناوري پکن در يک تلاش مشترک توانستند با استفاده از يک برگ درخت بلوط نوع جديدي از باطري هاي قابل شارژ بر مبناي سديم بسازند که هم شارژ دهي بيشتري دارد و هم زمان شارژ شدن آن کمتر است. در ادامه با ديجيت همراه باشيد تا ببينيم چگونه ممکن مي شود.

همانطوري که مي دانيد با  استفاده از يک ليمو يا يک سيب زميني مي توان يک باطري ساده ساخت. پس ساخت باطري بر مبناي مواد عالي امکان پذير است.

سدیم از لحاظ تعوري باید شارژ بیشتري نسبت به لیتیوم را نگه دارد، اما در عمل براي ساخت چنين باطري يک مشکل بزرگ وجود دارد و آن پيدا کردن يک آند (قطب منفي) مناسب که سازگار با سديم باشد براي اين باطري است. گرافیتي در باتری های لیتیوم یون استفاده می شود، مناسب اين کار نیست چون از یونهای سدیم به یک اندازه یونی بسیار بزرگتر از يون هاي لیتیوم است . گرافن یک احتمال است، اما وقت گیر و گران قیمت است.آزمایش های ديگري هم روي مواد مختلف زیست توده از جمله، ريشه تورب، پوست موز، و پوست خربزه، انجام شده است، اما این مواد نیاز پردازش های اضافی و پوششي زيادي هستند که وقت گير و هزينه بردار است.

في شن يکي از محققين مي گويد:”شکل طبیعی یک برگ در حال حاضر منطبق بر نیازهای یک باتری زيستي است، یک سطح کوچک، با منافذ کوچک در پايين، که به دليل کوچک بودن براي استفاده در ساختار هاي کوچک بسيار مناسب است و مي تواند يک الکتروليت مناسب براي سديم باشد.”

دانشمندان برای اين آزمايش ابتدا یک برگ را از طریق تجزیه در اثر حرارت خشک کردند. بدين صورت که آن را در ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد (۱۸۳۲ درجه فارنهایت) به مدت یک ساعت در یک محیط بدون اکسیژن قرار دادند تا به يک ساختار کربني تبديل شود. سپس براي حذف ناخالصی های دیگر معدنی که ممکن است با فرآیندهای الکتروشیمیایی دخالت داشته باشد، برگ را به مدت ۶ ساعت در کلرید هیدروژن قرار دادند.

۱باطري زسطت محيطي

نتیجه بدست آمدن یک برگ کربونیزه شده شد، که هنوز هم با منافذي که در قسمت زیرین دارد اجازه می دهد تا برگ به جذب گازهای آب بپردازد. در حالت کربونیزه، برگ منافذ کافی برای جذب الکترولیت سدیم دارد. در حالت معمول لایه های کربن براي حرکت به سمت بالا در برگ با ورقه هاي نانو ساختاري که سديم را جذب مي کنند گير مي کنند. اما در حالت کربونیزه به دليل واکنش هاي الکتروشيميايي که در کل سطح برگ ايجاد مي شود اين حرکت صعودی يکسان و يکنواخت صورت مي گيرد.

اولين باتري ساخته شده با اين روش يک باتری سکه اي بود که از صفحات سدیم به عنوان کاتد (+) و برگ کربونيزه شده به عنوان آند (-) استفاده شد، که قادر به ذخیره سازی ۳۶۰ میلی آمپر در هر گرم از وزن باتري شد.

از اين باطري در حجم بزرکتر در يک دوچرخه الکتريکي استفاده شد و ثابت کرد با نگه داشتن ۹۰ درصد ظرفیت بعد از طي ۲۰۰ متر، پایداري خوبي دارد. جالب توجه اينکه، بهره وری شارژ نیز در حدود ۷۵ درصد بود، که دانشمندان در يافتند نسبت کم SEI (جامد الکترولیت اینترفاز) با وجود سطح کوچک برگ، همچنان غشاء نسبتا بالا باقی مانده است.

دانشمندان همچنان براي پيدا کردن موادي هستند که بتوان باتري هاي زيستي با قدرت شارژ دهي بالا تري را بسارند.

آنها یافته های خود در ماه ژانویه از طریق ACS کاربردی مواد و رابط منتشر شده کرده اند.

منبع:University of Maryland

1 پسند شده

به اشتراک گذاری این مقاله


مطالب مرتبط

پاسخ دهید

براي ثبت ديدگاه خود مي توانيد با يکي از اکانت هاي خود وارد شويد



نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *