نسل جدید باتری‌ها برای نسل جدید خودروها


دانش > فناوری  - پژوهشگران باتری‌های جدیدی ساخته‌اند که برای شارژ کردن آنها، کافی است مایع الکترولیت را جایگزین کرد. زمان شارژ کردن این باتری به اندازه بنزین‌زدن خودروهای معمولی است و با برق شهری نیز قابل انجام است. علیرضا نورایی: نمونه‌های اولیه خودروهای الکتریکی که در راه بازار مصرفند، مزایای مهمی را نوید می‌دهند؛ این خودروها پاک، بی‌صدا و نسبتا تند‌وتیزند؛ ولی با وجود پیشرفت‌هایی که در سیستم‌های قدرت و بهبود باتری‌های یون لیتیوم حاصل شده، برد این خودروها به ازای هر بار شار‍ژ باتری محدود است و البته شارژ مجدد باتری هم به ساعت‌ها وقت احتیاج دارد. این موضوع بهانه‌ای شد تا تعدادی از مهندسین آلمانی به این فکر بیفتند که آیا ممکن است باتری‌ای برای خودروهای الکتریکی ساخت که بتواند در تنها چند دقیقه، درست مثل سوخت‌گیری ماشین‌های امروزی، شارژ و آماده به حرکت شود. به گزارش اکونومیست، فناوری‌ای که جینز نوئک و همکارانش در انیستیتوی فناوری‌های شیمیایی فرانهوفر آزمایش می‌کنند، به باتری فلو موسوم است. نحوه عملکرد باتری‌های قابل شارژ بدین صورت است که هنگام شارژ، انرژی الکتریکی را به انرژی شیمیایی و هنگام دشارژ، انرژی شیمیایی را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند. باتری‌های متداول انرژی شیمیایی را در دو الکترود جامد ذخیره می‌کنند، در حالی‌که باتری‌های فلو این انرژی را در مایع الکترولیتی ذخیره می‌کنند که الکترود‌ها را در خود جای داده‌اند. الکترولیت در یک منبع بیرونی ذخیره شده و به داخل سلول‌های باتری پمپ می‌شود تا انرژی شیمیایی به الکتریسته تبدیل شود. زمانی که الکترولیت دشارژ می‌شود، به منبع بازگردانده می‌شود و جریانی برای شارژ مجددش اعمال می‌شود. اما روش دیگری هم برای شارژ مجدد یک باتری فلو وجود دارد؛ الکترولیت دشارژ شده به بیرون پمپ شود و با محلولی که در محل دیگری شارژ شده جایگزین شود. به گفته آقای نوئک، این فرآیند می‌تواند در یک پارکینگ خانگی در زمانی تقریبا برابر سوخت‌گیری یک خودروی متعارف صورت بگیرد. البته این گونه باتری‌ها درحال حاضر تنها در کاربردهایی بدون حرکت استفاده می‌شوند. این باتری‌های فلو که در بازار به اسم ریدوکس شناخته می‌شوند، برای متعادل کردن شبکه توزیع نیرو و ذخیره انرژی حاصل از توربین‌های بادی یا پانل‌های خورشیدی به کار می‌روند. اصطلاح ریدوکس به پتانسیل الکتروشیمیایی بین دو الکترولیت مختلف مربوط می‌شود که به درون سلولی که با یک غشاء تقسیم شده، پمپ می‌شوند. یون‌ها با عبور از این غشاء سبب می‌شوند که یکی از محلول‌ها کاهیده و دیگری اکسیده شود و در همین حین، جریانی پدید می‌آورند که به مداری در بیرون سلول منتقل می‌شود. یکی از کارآمدترین باتری‌های موسوم به ریدوکس طی سال‌های دهه 1980 / 1360 در دانشگاه نیو‌ساوث‌ویل در استرالیا ساخته شد. برای آن نمونه در هر دو الکترولیت از وانادیوم استفاده شد، به این دلیل که می‌تواند تحت شرایط مختلف اکسیداسیون به صورت محلول باقی بماند. ابتکار به کارگیری عنصری مشترک در هر دو محلول باعث می‌شود مشکل آلودگی بر طرف شود، به علاوه این که ظرفیت ریدوکس‌های حاوی وانادیوم تنها به اندازه منبع‌های مورد استفاده برا ی ذخیره الکترولیت‌ها بستگی دارد. ولی یک اتومبیل الکتریکی که نمی‌تواند منبع‌های بزرگی از الکترولیت‌ها را همراه خود بکشد. در واقع، در عمل یک باتری فلو از نوع ریدوکس تنها برای یک چهارم مسیری که یک باتری‌ یون لیتیوم جواب می‌دهد، توان تامین نیرو دارد. برای بعضی از خودروهای الکتریکی شهری طول این مسافت تنها به 25 کیلومتر می‌رسد. اینجاست که نتیجه کار محققان آلمانی خود نمایی می‌کند، چراکه آنها مدعی‌اند که می‌توانند این مسافت را به خیلی بیشتر از این مقدار برسانند. آنها در آزمایش‌هایشان از مواد دیگری در سلول ریدوکس استفاده می‌کنند. این مواد شامل الکترود‌هایی متشکل از وانادیوم و برومید، و آهن و کروم می‌شود. آقای نوئک ادعا می‌کند که بر اساس نتایج حاصل از آزمایش‌ها امکان ساخت باتری ریدوکسی وجود دارد که برد خودروهای الکتریکی‌ را تا 4 یا 5 برابر باتری‌های فلوی هم‌اندازه‌اش افزایش می‌دهد. این میزان برد برابر مسافتی است که خوردو می‌تواند بر پایه یک باتری یون لیتیوم بپیماید، با این تفاوت که در این حالت می‌تواند از طریق شبکه برق یا تعویض الکترولیت‌ها در عرض چند دقیقه دوباره شارژ و آماده به کار شود. محققان امیدوارند که تا حدود دو سال آینده نمونه‌ اولیه‌ای از باتری فلو برای یک خودروی برقی آماده کنند.




شما هم رأی دهید