استفاده از پوسته خرچنگ برای ساخت باتری‌های مبتنی بر فلز روی

به گزارش گروه علم و آموزش ایران اکونومیست از پایگاه خبری نیو اطلس (new atlas)، پژوهشگران نوعی باتری مبتنی بر فلز روی ساخته‌اند که به طور ایمن تخریب و بازیافت می‌شود.

باتری‌های لیتیومی بزرگ ممکن است در ذخیره‌سازی انرژی تجدیدپذیر در مقیاس شبکه نقش ایفا کنند؛ اما راه‌اندازی آن‌ها ممکن است بسیار گران باشد و خطر آتش‌سوزی را نیز به همراه داشته باشد؛ همان‌طور که درباره باتری غول‌پیکر تسلا در استرالیای جنوبی شاهد این اتفاق بودیم. باتری‌های مبتنی بر روی، جایگزین‌ مقرون‌به‌صرفه‌تر و بالقوه ایمن‌تری برای باتری‌های لیتیومی هستند؛ ضمن اینکه یک پژوهش جدید نشان می‌دهد استفاده از پوسته‌های خرچنگ این نوع باتری را بسیار پایدارتر نیز می‌کند.

هرچه دانش ما درباره انرژی‌های تجدیدپذیر و وسایل نقلیه الکتریکی برای حمل‌ونقل افزایش می‌یابد و از باتری‌های لیتیوم‌یونی بیشتر استفاده می‌کنیم، درخواست برای ذخیره انرژی افزایش می‌یابد. استخراج لیتیوم گران و با هزینه‌های زیست‌محیطی همراه است و باتری‌هایی لیتیومی چندان مناسب فرآیند بازیافت نیستند.

لیانگ‌بینگ هو (Liangbing Hu)، سرپرست مرکز نوآوری مواد دانشگاه مریلند در آمریکا که به همراه تیمش پژوهشی درخصوص باتری‌های مبتنی بر روی انجام داده است، می‌گوید: افزایش تولید و مصرف باتری‌ها، احتمال بروز مشکلات زیست‌محیطی را افزایش می‌دهد؛ به‌عنوان مثال صدها یا هزاران سال طول می‌کشد تا جداکننده‌های پلی‌پروپیلن و پلی‌کربنات که به طور گسترده در باتری‌های لیتیوم‌یونی استفاده می‌شوند، تخریب شوند.

این تیم پژوهشی در حال بررسی جایگزین‌های ممکن برای باتری‌های لیتیوم‌یونی هستند و از نظر آن‌ها باتری‌های مبتنی بر روی احتمالاً گزینه‌ای ایمن‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر برای محیط زیست هستند. به گفته هو، روی در پوسته زمین بیشتر از لیتیوم وجود دارد. به طور کلی، در صورتی که باتری‌های روی، خوب طراحی شوند  ارزان‌تر و ایمن‌تر هستند.

مانع بزرگ بر سر راه استفاده از باتری‌های مبتنی‌بر روی، عمر کوتاه آن‌ها است. دانشمندان تأکید زیادی بر طراحی انواعی از این باتری دارند که قابلیت شارژ مجدد را داشته باشند. هو و تیمش راه‌حل دیگری را مد نظر قرار داده‌اند که احتمال دارد مشکل شارژ مجدد باتری‌ها را برطرف و در عین حال دستگاه‌ها را بسیار پایدارتر کند.

یک باتری روی، یون‌هایی را می‌فرستد که بین آند و کاتد روی در محلول الکترولیت به عقب و جلو حرکت می‌کنند. محلول‌های الکترولیت معمولی در باتری‌های لیتیومی حاوی مواد شیمیایی اشتعال‌پذیر و خورنده هستند، اما پژوهشگران موفق شدند یک الکترولیت ژل برای استفاده با آند روی طراحی کنند که از ماده‌ای طبیعی به نام کیتوسان ساخته شده است.

بنا به اظهارات هو، کیتوسان یک محصول مشتق از کیتین است. کیتین از منابع زیادی به دست می‌آید؛ از جمله از دیواره سلولی قارچ‌ها، اسکلت بیرونی سخت‌پوستان و ماهی مرکب. فراوان‌ترین منبع کیتوسان اسکلت خارجی سخت‌پوستان از جمله خرچنگ، میگو و لابستر است که به راحتی از پسماند غذای دریایی به‌دست می‌آید.

این نوع باتری با محیط زیست سازگار است و میکروب‌ها حدود دوسوم آن را تجزیه می‌کنند؛ در حالی که الکترولیت کیتوسان احتمالاً طی پنج ماه کاملاً تجزیه می‌شود و می‌توان روی باقیمانده را بازیافت کرد.