جهت کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی و حفاظت از محیط زیست، تولید باتری های تجدید پذیر به امری ضروری تبدیل شده است. بنابراین کشور های مختلف جهان، در حال توسعه زیر ساخت های تولید انبوه انرژی پاک هستند البته راه های سبز تری هم وجود دارد.
شاید برایتان جالب باشد که چگونه می توان از طبیعت برای ساخت باتری تجدید پذیر بهره برد.
با رشد روزافزون منابع انرژی تجدیدپذیر، نیاز به طراحی راه‌های جدید برای ذخیره این انرژی با روش‌های کم هزینه و دوست دار محیط زیست، افزایش پیدا کرده است
تولید باتری تجدیدپذیر با الهام از طب چینی
دانشمندان استرالیایی از دانشگاه “گریفیث” با الهام از طب چینی قرن شانزدهم در جهت بهبود عملکرد باتری‌ها به طبیعت روی آورده‌اند.
استاد “ادی شانجینگ ژانگ” و تیمش یک منبع طبیعی را کشف کرده‌اند که نه تنها آلودگی در ساخت باتری‌های لیتیوم یون و باتری‌های لیتیوم سولفور را کاهش می‌دهد، بلکه عملکرد کلی و تجدیدپذیری آنها را نیز بهبود می‌بخشد.
به گفته این دانشمندان این کشف می‌تواند نسل جدیدی از باتری‌ها را با استفاده از تولید برق تجدیدپذیر نیرودهی کند.
پروفسور “ژانگ” که در مدرسه محیط زیست و مرکز محیط زیست و انرژی “پاک گریفیث” کار می‌کند. بر این باور است که رویای مادام‌العمر او به توسعه فناوری‌های جدید انرژی پاک و تجدید پذیر منجر شده است که جهان را تغییر دهد. و در حال حاضر، پس از 20 سال تحقیق او سهم دیگری از اکتشافات را در زمینه علم به خود اختصاص دهد.
وی افزود: در این قرن سه مسئله مهم برای اکتشاف وجود دارد. محیط زیست، انرژی و سلامت که من در دو زمینه (محیط زیست و انرژی) فعالیت می‌کنم. باتری‌ها زندگی امروزی ما را بهبود می‌بخشند.
اما ما باید با کاهش استفاده از مواد ناپایدار و کاهش تولید ضایعات سمی در فرآیند تولید، به مسائل زیست محیطی توجه کنیم.
این تیم موفق به شناسایی صمغ عربی یا آکاسیا شده‌اند. صمغ عربی که از درختی به نام صمغ سنگالی از شمال شرقی آفریقا به دست می‌آید، سفید رنگ و محلول در آب بوده و عمدتاً شامل هیدرات‌های کربن است. صمغ عربی یا صمغ آکاسیا صمغی طبیعی است که از دو گونه آکاسیا به نام‌های “Acasia senegal” ،” Acasia seyal” استخراج می‌شود.
از صمغ عربی در صنایع غذایی به عنوان “پایدارکننده” و در صنعت چاپ به عنوان روان‌کننده در انواع خاصی از جوهر برای چاپ استفاده می‌شود. در این میان استفاده از صمغ آکاسیا، در فرآیند تولید باتری‌های تجدید پذیر، سبب حذف محلول‌های سمی و صرفه جویی در میلیون‌ها دلار هزینه تجهیزات بازیافت شده است. و همچنین عملکرد کلی باتری لیتیوم گوگرد را تا 5 برابر در مقایسه با باتری‌های لیتیوم یون معمولی افزایش می‌دهد.
این استراتژی ساخت همچنین می‌تواند در سیستم‌های باتری قابل شارژ دیگر مانند باتری‌های لیتیوم هوا و باتری‌های سدیم یون نیز استفاده شود.
دانشمندان از قارچ باتری تولید می‌کنند
دانشمندان دانشگاه پردو آمریکا دریافتند که الیاف کربن به دست آمده از یک نوع قارچ وحشی می‌تواند برای ایجاد آندهایی مورد استفاده قرار گیرد که عملکرد بهتری از الکترودهای گرافیت معمولی در باتری‌های لیتیوم یون دارند.
به گفته گزارشگران، محققان الکترودهایی را از یک گونه قارچ وحشیبه نام ” Tyromyces fissilis” ایجاد کرده‌اند. باتری‌های لیتیوم یون دارای مایعی به نام الکترولیت هستند و این یون‌ها در طول شارژ مجدد در آند ذخیره می‌شوند.
محققان این پژوهش دریافتند که الیاف کربن گرفته شده از قارچ “Tyromyces fissilis” که با نانوذرات اکسید کبالت ضمیمه اصلاح شدند، عملکرد بهتری از گرافیت معمولی در آند‌ها دارند. هر دو الیاف کربن و هم ذرات اکسید کبالت به صورت الکتروشیمیایی فعال هستند، بنابراین میزان ظرفیت به دلیل وجود هر دوی آن ها بالاتر می‌رود.
آندهای هیبریدی یک ظرفیت پایدار 530 میلی آمپر ساعت در هر گرم دارند که یک و نیم برابر بیشتر از ظرفیت گرافیت است.
یکی از این روش‌ها برای بهبود عملکرد باتری، تغییر الیاف کربن با ضمیمه کردن فلزات خاص، آلیاژها یا اکسیدهای فلز است که به افزایش ذخیره سازی لیتیوم در طول شارژ کمک می‌کند.
به گفته محققان، روش‌های کنونی که برای تولید الیاف کربن برای باتری استفاده می‌شود، اغلب از نظر شیمیایی سنگین و گران قیمت هستند .
بنابراین محققان این پژوهش تصمیم گرفتند تا از نیروی بالقوه قارچ‌ها به عنوان یک منبع برای الیاف کربن استفاده کنند. آن ها با بررسی ساختار درونی این قارچ ها به خواص شگفت انگیز آن ها پی بردند و دریافتند که ساختار این قارچ‌ها بسیار لاستیکی و در عین حال بسیار سخت است. جالب توجه است که آن ها با بریدن این قارچ‌ها متوجه وجود یک شبکه فیبری جالب در درون آن شدند.
آن ها دریافتند که قارچ “fissilis Tyromyces ” در مقایسه با سایر قارچ‌ها دارای الیاف فراوانی است. این الیاف در دماهای بالا در یک محفظه حاوی گاز آرگون و با استفاده از یک روش به نام تجزیه حرارتی پردازش می‌شوند. و کربن خالص را در شکل اصلی الیاف قارچ تولید می‌کنند. این الیاف دارای یک آرایش بی‌نظم و درهم آمیخته مانند رشته فرنگی ماکارونی هستند. و یک شبکه به هم پیوسته رسانا را تشکیل می‌دهند.
باکتری‌ها منبع جدید تولید باتری
محققان یکی دیگر از روش های تولید انرژی های نو و تجدید پذیر را با استفاده از باکتری در تولید باتری ارائه داده‌اند. انرژی ذخیره شده می‌تواند منبع انرژی قابل اعتماد و تجدیدپذیری محسوب شود.
اما تکنولوژی‌های فعلی همچون باتری‌های یون لیتیومی به دلیل مسائل ایمنی، هزینه بالا و دیگر عوامل با محدودیت‌هایی مواجه هستند. محققان دانشگاه واگنینجن و وستوس در هلند قصد دارند راه‌حل کم‌هزینه و پایداری برای این مشکل پیدا کنند.
این محققان برای اولین بار دو سیستم انرژی میکروبی را با هم تلفیق کرده‌اند یکی که از باکتری‌ها برای تشکیل استات از نیروی الکتریسیته استفاده می‌کند. و دیگری که استات را به نیروی الکتریسیته تبدیل می‌کند. محققان به طور موفقیت‌آمیزی این باتری را برای یک دوره 16 ساعته شارژ و آن را در طول هشت ساعت از شارژ تخلیه کردند. این امر مشابه با الگوی روز _شب مرسوم برای تولید انرژی از نور خورشید است.
محققان توانستند این چرخه تولید را به مدت 15 روز ادامه دهند. آنها معتقدند که با بهبود این روش می‌توان چگالی انرژی باتری‌های میکروبی را به اندازه‌ای افزایش داد. که با تکنولوژی‌های مرسوم قابل رقابت باشند.
این روش کمک می‌کند که روزی از منابع انرژی های تجدیدپذیر محلی برای تولید انرژی استفاده شود به طوری که فواید بیشتر و هزینه کمتری به دنبال داشته باشد.
