پژوهشگران چینی، ترکیب جدیدی را ابداع کرده‌اند که به باتری امکان می‌دهد تا تقریبا همه انرژی ذخیره شده خود را حفظ کند.
به گزارش ایسنا و به نقل از تک‌اکسپلور، پژوهشگران “دانشگاه فناوری جنوب چین”(SCUT) برای تولید یک باتری جریان ردوکس مقرون به صرفه، یک ترکیب مولکولی ابداع کرده‌اند که مانند یک الکترولیت کم‌هزینه عمل می‌کند و یک باتری با جریان پایدار را قادر می‌سازد تا ۹۹/۹۸ درصد ظرفیت را در هر چرخه حفظ کند.
این باتری که از دو مخزن الکترولیت‌های مایع تشکیل شده است، مایعات مثبت و منفی را در امتداد غشایی که بین الکترودها قرار دارد، پمپاژ می‌کند و تبادل یونی را برای تولید انرژی سهولت می‌بخشد. “ژنگزینگ لیانگ”(Zhenxing Liang)، از پژوهشگران این پروژه گفت: کار قابل توجهی به توسعه مایع الکترولیت منفی اختصاص داده شده اما مایع الکترولیت مثبت کمتر مورد توجه قرار گرفته است.
وی افزود: باتری‌های جریان ردوکس آبی می‌توانند خروجی الکتریکی پایداری را برای استفاده از انرژی ناپایدار خورشید و باد داشته باشند و به عنوان یک فناوری ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس بزرگ شناخته شده‌اند. فراوانی عنصر، هزینه کم و کنترل مولکولی روی ویژگی‌های الکتروشیمیایی برای هر دو الکترولیت مثبت و منفی، به عنوان راهی برای توسعه نسل بعدی باتری‌های جریان ردوکس در نظر گرفته می‌شوند.
لیانگ و گروهش، بر یک ترکیب شیمیایی موسوم به “TEMPO” تمرکز کردند که حالت‌های اکسیداسیون آن به سادگی معکوس می‌شوند و پتانسیل بالایی برای انرژی دارد. کیفیت این ماده در الکترولیت‌های مثبت، مطلوب است.
لیانگ گفت: با وجود این، TEMPO به دلیل آب‌گریزی بالای اسکلت مولکولی نمی‌تواند مستقیما روی باتری‌های جریان ردوکس آبی اعمال شود. اگر TEMPO بدون تغییر باقی بماند، در مایع مورد نیاز برای تسهیل تبادل انرژی در باتری‌های جریان ردوکس حل نمی‌شود. ما راهبردی را برای فعال کردن TEMPO با “ویولوژن”(viologen) ارائه داده‌ایم که یک ترکیب آلی با واکنش‌های ردوکس بسیار برگشت‌پذیر است. هدف ما از این کار، بهبود آب‌دوستی TEMPO بود.
به گفته لیانگ، توانایی حل شدن در آب ویولوژن آنقدر بالا است که توانایی TEMPO را نیز برای حل شدن در آب افزایش می‌دهد. همچنین ویولوژن، الکترون‌ها را از شرکای اتمی آزاد می‌کند. این کار، پتانسیل آن را برای تغییر حالت اکسیداتیو افزایش می‌دهد. همچنین ویولوژن، یک نمک است که رسانایی مناسب در محلول آبی را برای TEMPO فراهم می‌کند.
هنگامی که TEMPO تولیدشده، با ویولوژن اصلاح‌شده در یک باتری جریان ردوکس آزمایش شد، پژوهشگران دریافتند که باتری می‌تواند ۹۹/۹۸ درصد ظرفیت را در هر چرخه حفظ کند. این بدان معناست که باتری می‌تواند تقریبا همه انرژی ذخیره شده خود را هنگامی که از آن استفاده نمی‌شود، نگه دارد.
لیانگ گفت: این کار بر معایب TEMPO غلبه می‌کند و کاربرد آن را در باتری‌های جریان ردوکس آبی تحقق می‌بخشد. مفهوم طراحی مولکولی، راهبردی را برای ارائه مواد آلی الکتریکی جدید ارائه می‌کند و پایه‌ای را برای کاربرد باتری جریان ردوکس آبی به وجود می‌آورد.
این پژوهش، در مجله “Energy Material Advances” به چاپ رسید.
منبع: خبرگزاری دانشجویان ایران