باتری‌های نمکی آبی با هزینه کم، ده برابر دوام بیشتری دارند
پژوهشگران با شناسایی علت اصلی تخریب باتری‌های آبی، راه‌حلی مؤثر ارائه دادند: اضافه کردن نمک‌های سولفات با هزینه پایین که می‌تواند عمر این باتری‌ها را تا ۱۰ برابر افزایش دهد و نوآوری بزرگی در زمینه ذخیره‌سازی انرژی سبز به ارمغان آورد.
به نقل از ایرنا، وب‌سایت سای‌تِک‌دِیلی در گزارشی می‌نویسد:
دانشمندان دانشگاه علم و صنعت ملک عبدالله در عربستان سعودی، یک چالش مولکولی بنیادین را شناسایی کرده‌اند که مانع از تبدیل باتری‌های قابل شارژ آبی به گزینه‌ای امن‌تر و اقتصادی‌تر برای ذخیره‌سازی انرژی پایدار می‌شد.
تحقیقات آنها که در مجله سایِنس اَدوَنسِز/ پیشرفت‌های علم (Science Advances) به چاپ رسیده، نشان می‌دهد که چگونه آب درون این باتری‌ها می‌تواند عملکرد آنها را مختل کرده و از طول عمرشان بکاهد؛ اما با افزودن نمک‌های اقتصادی مانند سولفات روی، پژوهشگران موفق به کاهش محسوس این مشکل و افزایش عمر باتری‌ها تا بیش از ۱۰ برابر شدند.
مهم‌ترین عامل کاهش عمر باتری‌ها آنُد است؛ جایی که واکنش‌های شیمیایی به منظور تولید و ذخیره انرژی انجام می‌شود. متأسفانه، برخی واکنش‌های ناخواسته (که به آنها واکنش‌های انگلی گفته می‌شود) به آند آسیب رسانده و به عمر کلی باتری آسیب می‌زنند.
کشف تأثیر مخرب «آب آزاد»
این تحقیق نشان می‌دهد که مولکول‌های «آب آزاد» عاملی کلیدی در ایجاد این واکنش‌های آسیب‌زا هستند. با افزودن سولفات روی که به کاهش میزان آب آزاد کمک می‌کند، شدت تخریب آند کاهش می‌یابد.
حسام الشریف (Husam Alshareef)، پژوهشگر اصلی این پروژه و رئیس مرکز تعالی انرژی‌های تجدیدپذیر و فناوری‌های ذخیره‌سازی (CREST) دانشگاه علم و صنعت ملک عبدالله تأکید می‌کند: یافته‌های ما اهمیت ساختار آب در شیمی باتری‌ها را روشن می‌سازد؛ عاملی حیاتی که پیشتر به آن توجهی نکرده بودند.
«آب آزاد» چیست؟
آب آزاد به مولکول‌های آبی اطلاق می‌شود که پیوند محکمی با سایر مولکول‌ها ندارند. این شرایط به آب آزاد اجازه می‌دهد تا ضمن تعامل با مولکول‌های دیگر، واکنش‌های ناخواسته‌ای ایجاد کند که به آند آسیب می‌زند و موجب مصرف انرژی می‌شود.
سولفات به‌عنوان «چسب آب»
سولفات با تثبیت پیوندهای آب آزاد مانند چسب آب (اصطلاحی که گروه پژوهشگری مورد استفاده قرار می‌دهد) عمل کرده و دینامیک مولکول‌های آب را دگرگون می‌سازد. این تغییر در جریان، تعداد واکنش‌های انگلی را کاهش می‌دهد. اکثر آزمایش‌های انجام شده توسط این پژوهشگران بر روی باتری‌های دارای سولفات روی متمرکز بود؛ اما تحقیقات اولیه نشان می‌دهد که سولفات بر آندهای فلزی دیگر نیز همان تأثیر را دارد. این یافته نشانه‌ای از این است که افزودن نمک‌های سولفات در طراحی باتری‌ها می‌تواند راه‌حلی جهانی برای افزایش عمر تمامی باتری‌های آبی باشد.
راه‌حلی ساده، مقیاس‌پذیر و اقتصادی
یونپی ژو (Yunpei Zhu)، دانشمند پژوهشی در دانشگاه مذکور که بخش عمده‌ای از آزمایش‌ها را انجام داد، بیان می‌کند: نمک‌های سولفات ارزان، در دسترس و پایدار هستند و همین عوامل امکان‌پذیری علمی و اقتصادی راه‌حل ما را تضمین می‌کند.
باتری‌های آبی به‌عنوان گزینه‌ای پایدار برای ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس وسیع، توجه جهانیان را به خود جلب کرده‌اند و پیش‌بینی می‌شود که بازار این فناوری تا سال ۲۰۳۰ به بیش از ۱۰ میلیارد دلار برسد. باتری‌های آبی بر خلاف باتری‌های لیتیومی متداول در خودروهای برقی، امن‌تر و پایدارتر برای ادغام منابع انرژی تجدیدپذیر (از جمله انرژی خورشیدی) در شبکه‌های برق به حساب می‌آیند.
