دستاورد جدید محققان دانشگاه MIT : باتری تمام مایع ، قدمی نو در استفاده از انرژی های تجدید پذیر

MacTavish · 1/10/19

توانایی ما در ذخیره‌ی انرژی به عنوان مشکلی در بکارگیری انرژی‌های تجدید‌پذیر به شمار می‌رود. اما اکنون گروهی از پژوهشگران MIT موفق به توسعه‌ی یک سیستم باتری تماما مایع شده‌اند که عمر چنین دستگاه‌هایی را افزایش داده، در حالی که هزینه‌ی ساخت کمتری را نیز شامل می‌شود. بدین ترتیب بنا به اعلام این دانشمندان پیشرفت بدست آمده می‌تواند انرژی‌های بادی و خورشیدی را در رقابت بیشتر با منابع انرژی سنتی قرار دهد.

Donald Sadoway، یکی از استادان شیمی عالی در MIT، مدتیست که مشغول بررسی پتانسیل باتری‌های مایع الکتریکی است. این باتری‌ها شامل لایه‌هایی از مواد گداخته هستند که چگالی‌های مختلف آن موجب جداسازی طبیعی لایه‌ها می‌شود، درست مانند جدا شدن روغن از آب.

در این باتری از مینزیم و آنتیموان به عنوان الکترود و از نمک گداخته به عنوان الکترولیت استفاده شده که چنین سیستم‌هایی به گرمای 700 درجه سانتی‌گراد (1,292 درجه فارنهایت) جهت اجرا نیاز دارند. اما پژوهشگران دریافتند که با تعویض برخی از مواد و استفاده از آلومینیوم به عنوان یکی از الکترودها و ساختن الکترود دیگر از ترکیبی از سرب و آنتیموان، دمای عملیاتی باتری را می‌توانند به میزان 450-500 درجه سانتی‌گراد (842-932 درجه فارنهایت) کاهش دهند.

از نکات جالبی که توجه پژوهشگران را به خود جلب کرد، مزیت حاصل از ترکیب آنتیموان و سرب در ساخت الکترود بود. آنها ابتدا چنین عقیده داشتند که ولتاژ بالاتر آنتیموان توسط سرب به خطر می‌افتد و نقطه‌ی ذوب پایین‌تر سرب با افزودن آنتیموان تهدید می‌شود. اما پس از آزمایش مشخص شد در حالی که نقطه‌ی ذوب ترکیب حاصل به میزان میانه‌ای رسید، فلز ترکیبی دارای همان ولتاژ بالای آنتیموان است.

دونالد در این مورد گفته است: “ما انتظار داشتیم خصوصیات دو فلز غیرخطی باشند. پس از آزمایش این انتظار ما اثبات شد، اما از سطح تصورات ما فراتر بود. در ولتاژ ترکیب حاصل کاهشی دیده نشد که برای ما نتیجه‌ای خیره‌کننده است.”

از آنجایی که نسخه‌ی جدید باتری می‌تواند در درجه حرارت پایین‌تر عمل کند، پژوهشگران طراحی آن را ساده‌تر و عمر آن را بیشتر می‌دانند و همچنین هزینه‌ی کلی ساخت کمتری را نیز برای آن برشمرده‌اند. در تست‌های انجام شده، مشخص شد که پس از ده سال شارژ و دشارژ روزانه، باتری باید حدود 85 درصد از راندمان اصلی خود را حفظ کند. آنها چنین ادعا می‌کنند که این راندمان اصلی حدود 70 درصد است، سطح مشابه‌ای با سیستم‌های پمپ آبی که نیاز به مقدار آب زیاد و شیب‌هایی برای اجرای عملیات دارد.

سرپرست این پروژه گفته: “واقعیت این است که ما به کوهستان و همچنین به مقدار زیادی آب نیاز نداریم.”

وی و گروهش به بررسی تاثیر مواد دیگر بر روی سیستم باتری خود می‌پردازند و امیدوارند بتوانند در هزینه‌های نهایی و درجه حرارت عملیاتی کاهش بیشتری دهند و عملکرد کلی را ارتقا بخشند.

نتایج پژوهش‌های این گروه در ژورنال Nature منتشر شده است.