توسعه یک غشای هوشمند برای افزایش سرعت و کارایی باتری

محققان دانشگاه ایالتی اوهایو در حال توسعه یک غشای هوشمند هستند که می‌تواند منجر به افزایش سرعت و مدت نگهداری شارژ در باتری‌ها شود.





به گزارش گروه اخبار علمی ایرنا از انجمن فیزیک آمریکا، یکی از مهمترین اجزای باتری های موجود، غشاهایی هستند که کاتد و آند را از یکدیگر جدا کرده و شارژ الکتریکی را هدایت می کنند. مشکل اینجاست که جریان الکترون ها از این غشاها اصطلاحا نشت می کند و موجب کاهش بازدهی باتری در طول زمان می شود. در مواردی هم این نقص موجب افزایش بیش از حد دمای باتری و آتش سوزی می شود.

برای حل این مشکل، محققان عملکرد غشای سلول های انسان را شبیه سازی کردند که در واکنش به تحریکات الکتریکی، منافذ کوچکی را باز و بسته می کنند. در نتیجه محققان توانستند یک ترانزیستور ردوکس یونی تولید کنند که در واقع نوعی پلیمر رسانای الکتریکی است که وقتی باتری در حال استفاده یا شارژ شدن است، منقبض شده و منافذ موجود در سطح آن باز می شوند، اما وقتی باتری غیرفعال است، منبسط شده و منافذ بسته می شوند.

فرآیندهای ردوکس نوعی واکنش شیمیایی هستند که در آن ها عدد اکسایش دو اتم در جریان تبادل الکترون ها تغییر می کند.

در آزمایشات اولیه مشخص شد با استفاده از این رویکرد جدید، بدون هیچ گونه تغییر در کارآیی باتری، میزان کاهش شارژ در اثر نشت الکترون ها به صفر می رسد. این غشای هوشمند همچنین موجب افزایش مدت زمان کار باتری در هر نوبت شارژ می شود. باتری های فعلی که در خودروهای الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند، به ازای هر دقیقه شارژ، امکان حرکت به میزان 750 متر را فراهم می کنند؛ در حالی که با استفاده از غشای هوشمند، مدت سفر اتومبیل های الکتریکی به ازای هر دقیقه شارژ به 10 ها کیلومتر می رسد.

هدف نهایی محققان ترکیب این فناوری با فناوری باتری های مبتنی بر فرآیند شیمیایی ریدوکس است تا بتوانند یک باتری ریدوکس ترانزیستوری تولید کنند که هم با استفاده از روش های متداول قابل شارژ است و هم از طریق جایگزینی الکترولیت می توان آن را شارژ کرد.

قرار است حق بهره برداری از فناوری ترانزیستور ریدوکس به منظور تحقیق و توسعه بیشتر در اختیار صنایع قرار گیرد.

منبع :