منابع جديد انرژي در دنياي ديجيتال، تلاش دانشمندان براي تحول در صنعت باتري

باتري‏هاي ليتيوم-يوني از لپ‏تاپ‏هايمان گرفته تا خودروهاي الکتريکي را تامين انرژي مي‏کنند اما هنوز با باتري‏هاي آرماني فاصله زيادي دارند.

در حقيقت، اين باتري‏هاي ليتيوم-يوني بودند که موجب آتش‏سوزي و انفجار گوشي‏هاي نوت 7 شرکت سامسونگ شدند. به گفته‏ Pogue مقاله‏نويس خبرگزاري Yahoo Finance و مجري مستند NOVA استفاده از کلمه «انفجار» در اينجا اغراق نيست و واقعا اين باتري‏ها خطر انفجار دارند. همان‌طور که او مساله را شرح داد، باتري‏هاي ليتيوم-يوني متشکل از الکترودهاي مثبت و منفي هستند که با الکتروليت‏هاي مايع از هم جدا شده‏اند و البته شديدا قابل اشتعال هستند. Pogue مي‏گويد: باتري‏هاي ليتيوم-يوني بهترين منبع ذخيره‌سازي به حساب نمي‏آيند، اين باتري‏ها گران‌قيمت و قابل انفجار هستند و مدت محدودي براي انرژي‌رساني به گوشي‏ها را دارند و تنها حدود 400 مرتبه قابل شارژ شدن هستند. بنابراين دنيا به چيزي فراتر از اين تکنولوژي سال 1991 نياز دارد.

او به همراه تيم مستندسازي خود تمامي آزمايشگاه‏هاي آمريکا را براي يافتن super battery (ابر باتري) جست‌وجو کرده است. سوپرباتري نوعي باتري است که تمامي صفات مورد نظر ما را داشته باشد. باتري مورد نظر ما هم بايد ارزان، بادوام، قادر به نگهداري حجم بالايي از انرژي باشد و هم پس از اينکه از دور خارج مي‏شوند با طبيعت سازگاري داشته باشند. در حال حاضر هيچ باتري قادر به انجام وظايفي که از آنها انتظار داريم نيست، اما سفرهاي Pogue حاکي از اين است که در تحقيقات در زمينه باتري‏ها پيشرفت‏هايي حاصل شده است. او گفت: از جمله باتري‏هاي جالبي که با آنها برخورد داشتيم مي‏توان به باتري‏هاي يخي، باتري‏هاي گرانشي، باتري‏هاي چرخ و فلکي، باتري‏هاي آب نمکي و باتري‏هاي خاکي اشاره کرد. امروزه در آزمايشگاه‏هاي سراسر دنيا، ميليارد‏ها دلار صرف تحقيقات در زمينه باتري‏ها مي‏شود اما همچنان نتيجه انقلابي به دست نيامده است.

جالب‏ترين باتري که اين تيم مستندساز با آن برخورد داشتند باتري بود که پروفسور مايک زيمرمن از دانشگاه تافت ساخته بود. او مشکل مايع قابل اشتعال بودن باتري‏هاي ليتيوم-يوني را با حذف مايعات داخل آن حل کرده است. او ورقه‏هاي جامدي از جنس پليمر مخصوص ساخته که به يون‏ها اجازه حرکت بين الکترودها را حتي بهتر از باتري‏هاي ليتيومي مايع مي‏دهد. اما هنوز و به‌دليل اينکه خالي کردن باتري مانند باتري‏هاي ليتيومي امکان‌پذير نيست، نمي‏توان از اين باتري‏ها استفاده کرد. بنابراين اين باتري‏ها را باتري‏هاي با الکترود پلاستيکي مي‏ناميم. طبق گفته‏هاي Pogue، باتري پروفسور زيمرمن مي‏تواند بدون احتمال جرقه زدن از فلز ليتيوم استفاده کند. اين فلز 5 برابر باتري‏هايي که امروزه از آنها استفاده مي‏کنيم انرژي ذخيره مي‏کند و البته احتمال انفجار آن نيز 5 برابر است، پس از آن استفاده نمي‏کنيم. اما زيمرمن در حال حاضر موفق شده قدرت و ظرفيتي دو برابر باتري‏هاي ليتيومي را به دست بياورد. خودرويي را تصور کنيد که به جاي سرعت 320 کيلومتر، با سرعت 640 کيلومتر و با استفاده از قدرت باتري حرکت مي‏کند.

زماني که تيم مستندسازي از آزمايشگاه زيمرمن بازديد کرد، معلوم شد که آنها اولين تيم رسانه‏اي هستند که موفق شده‌اند وارد آنجا بشوند. Pogue مي‏گويد سال‌ها است که پروژه آنها به صورت پنهاني در حال انجام است. از Pogue پرسيديم که چرا اپل يا سامسونگ به سراغ آنها نمي‏آيند؟ Pogue در جواب گفت که اتفاقا ديروز از شرکت سامسونگ اينجا آمده بودند! پروفسور زيمرمن به Pogue اجازه تست اين باتري را داد. درحالي‌که باتري به لامپ‏هاي ال‏اي‏دي برق‌رساني مي‏کرد، او هم با قيچي شروع به بريدن باتري کرد. او گفت: نه تنها باتري منفجر نشد، بلکه تا زماني که آخرين قطعه باتري را قيچي نکرده بودم، لامپ‏ها همچنان از انرژي باتري استفاده مي‏کردند! استارت‏آپ پروفسور زيمرمن با نام «Ionic Materials» در حال تلاش براي تجاري‌سازي اين تکنولوژي است. با اينکه احتمال مي‏رود باتري‏هاي الکتروليتي جامد روزي جايگزين باتري‏هاي امروزي شوند، اما Pogue معتقد است که تحقيقات در جاي ديگري نيز متمرکز است: توسعه سيستم‏هاي ذخيره نيرو براي شبکه‏هاي برق.

در حال حاضر وقتي لامپ را روشن مي‏کنيد، الکتريسيته درون سيم‏هاي برق منتظر نمي‏ماند. برق بايد همان لحظه توليد شود و اين مشکل اصلي صفحات خورشيدي و توربين‏هاي بادي است. بنابراين بايد به دنبال راهي باشيم که انرژي توليدي از طريق صفحات خورشيدي و توربين‏ها را ذخيره کنيم و در مواقع نياز از آنها استفاده کنيم. بر خلاف وسايل الکترونيکي، شبکه‏هاي برق به باتري‏هاي سبک و فشرده نيازي ندارند. باتري‏ها مي‏توانند از نوع آب‏نمکي يا هر نوع شيميايي ديگر و حتي خيلي بزرگ و زشت باشند چون قرار نيست آنها را حرکت دهيم. چيزي که امروزه به دنبال آن هستيم، منابع ذخيره‏سازي انرژي است که با طبيعت سازگاري داشته و بتوانند انرژي را تا چندين سال نگهداري کنند. در بخش منابع ذخيره‌سازي برق، Pogue از ديدن باتري‏هاي چرخ و فلکي که با چرخش سريع قادرند انرژي را توليد و حفظ کنند بسيار شگفت‌زده شده است. او در بازديد خود مشاهده کرد که اين منبع مي‏تواند انرژي را براي حدود يک دقيقه نگهداري کند، اما شرکتي در کاليفرنيا با نام Amber Kinetics نوعي از اين منابع را با قدرت نگهداري انرژي تا 4 ساعت توليد کرده است.

Pogue مي‏گويد: اين چرخ که جنس آن از استيل است، حدود 2 تن و 300 کيلوگرم وزن دارد و قادر است 8500 دور در دقيقه بچرخد. به‌دليل قرارگيري چرخ در داخل محفظه خلأ و معلق شدن آن با يک آهنربا، هيچ اصطکاکي وجود نخواهد داشت. شرکت Pacific Gas و Electric Company از کاليفرنيا، منابع ذخيره برق 20 مگاواتي با استفاده از سيستم ذخيره‌سازي چرخ و فلکي را براي سال 2020 سفارش داده‏اند. Pogue معتقد است مي‏توان اين چرخ‏ها را شب‏ها و با استفاده از الکتريسيته ارزان يا روزها و با استفاده از انرژي خورشيدي مورد استفاده قرار داد. زماني که به انرژي اين چرخ‏ها نياز داشته باشيم، موتور چرخ‏ها شروع به چرخش در جهت عکس مي‏کند و تبديل به يک ژنراتور مي‏شود و با دريافت انرژي جنبشي، آن را به انرژي الکتريکي تبديل مي‏کند. با گسترش تحقيقات براي يافتن سوپرباتري‏ها، Pogue هم از يافته‏هاي دانشمندان در اين بخش بسيار هيجان‏زده شده است. او گفت: اگر راستش را بخواهيد، زماني که شبکه NOVA از من خواست مجري برنامه‏اي درباره باتري‏هاي شيميايي شوم، با خودم گفتم اين برنامه به‌زودي يکي از پربيننده‏ترين برنامه ‏ها خواهد شد.

منبع: روزنامه ی دنیای اقتصاد- 1395/12/18

  • آمار سایت:
  • امروز: 12
  • |
  • این ماه: 2839
  • |
  • مجموع: 245149
بالا
We use cookies to improve our website. By continuing to use this website, you are giving consent to cookies being used. More details…