باتری های جدیدی که از روی روده انسان طراحی و ساخته شده اند

به گزارش  (سیارک)  باتری های جدیدی که از روی روده انسان طراحی و ساخته شده می توانند 5 برابر انرژی بیشتری را ذخیره کنند.
دانشمندان، نمونه اولیه ی باتری جدیدی را ارائه داده اند که از روی روده ی انسان طراحی شده است، و این الگوی شکل گرفته براساس زیست انسان می تواند راه جدیدی برای ذخیره بیشتر انرژی در دستگاه های دیجیتال باز کند.
این نمونه اولیه که 5 برابر انرژی بیشتر را برای باتری های لیتیومی یونی که در گوشی های هوشمند و لبتاپ ها استفاده می شود به ارمغان می آورد از سلولِ لیتیوم سولفوری بهره می برد و طراحی روده مانند آن می تواند انرژی لازم برای استفاده بازرگانی از این باتری ها را فراهم آورد.


این تحقیق که توسط گروهی در دانشگاه کمبریج بریتانیا صورت گرفت می تواند یکی از معایب باتری های لیتیوم سولفوری را از بین ببرد؛ این باتری باوجود ذخیره انرژی بیشتر، سریعتر از سلول های لیتیوم یونی از بین می رود.
زمانی که باتریِ لیتیوم سولفور شارژ می شود سولفور موجود در کاتد ( الکترودِ مثبت باتری) لیتیوم را از آند (الکترود منفی) جذب می کند. این کنش باعث تغییر مولکول های سولفور به ساختارهای زنجیرمانند می شود که پلی سولفاید نامیده می شوند.
بعد اینکه باتری برای تعداد بیشماری شارژ و بعد خالی می شود بر روی کاتد تاثیر می گذارد و منجر به خارج شدن پلی سولفایدها و وارد شدن آنها به الکترولیتِ باتری که الکترودها را به هم وصل می کند می شود.
زمانی که این اتفاق افتاد باتری شروع به خراب شدن می کند، و این یعنی این که باتری مواد فعال خود برای ذخیره انرژی را از دست می دهد.
و این زمانی است که ایده استفاده از الگوی روده پیش می آید.
در بدن انسان، روده های کوچک به شکل خطی از میلیون ها برآمدگی کوچک و انگشت مانند به نام ویلی تشکیل شده است. این برامدگی ها در دیواره های روده پهن شده و به ما کمک می کند مواد غذایی را هضم و جذب کنیم.
آنها این کار را با افزایش سطح فشار خط لوله به اندازه 30 برابر انجام می دهند.  (سیارک
با استفاده از این اصل بود که گروه محققین ماده نانویی سبک وزنی ساختند که شبیه ویلی است پس زمانی که پلی سولفایدها خارج می شوند بوسیله برآمدگی ها جمع می شوند و اجازه برخورد با الکترولیت ها را از آنها می گیرند.ساختار ویلی مانند شبیه یک لایه است که از سیم های کوچکِ زینک اکسید تشکیل یافته؛ این لایه، سطح الکترودها را پوشش می دهد. این سیم ها، ماده فعال باتری را زمانی که شل می شوند گیر می اندازد و آن را در دسترسِ کاتد و اند می گذارد و درنتیجه مانع خراب شدن باتری می شود.
پوئل کاکسون متخصص مواد از دانشگاه کمبریج می گوید " این لایه یک چیز خیلی کوچک است، اما خیلی مهم است. کمک زیادی به ما در مورد چاره ای برای دهانه می دهد که مانع توسعه باتری های جدید بود".
با اینکه باتری های لیتیوم سولفور برای سالیان در حال رشد و توسعه بودند، اما بازرگانی کردن این تکنولوژی برای هر کسی مشکل کرده بود چرا که سلول ها ظرفیت خود را زمانی که سولفور در الکترولیت حل می شود از دست می دهند".
اما با وجودِ تخته های ویلی مانند، این مشکل حل خواهد شد.
تنگ ژائو یکی از محققان در این زمینه می گوید "اولین بار است که لایه ای شیمیایی با معماریِ نانویی ساختاریافته برای گیرانداختن و استفاده مجدد ماده های فعالِ حل شده در باتری در طول شارژ و خالی شدن پیشنهاد شده است".
"با الگوبرداری از جهان طبیعی، ما به راه حلی رسیدیم که توسعه ی باتری های نسل جدید را تسریع خواهد کرد".
در زمان تست، ساختار نانویی شاهد بود نمونه اولیه تنها حدود 0.05 درصد از ظرفیت انرژی خود را برای هر گردش شارژ و خالی شدن شارژ از دست داد. این موضوع آن را با لیتیوم یون برابر می کند که تا اندازه 0.025 تا 0.048 درصد از دست دادن انرژی مطمئن می کند.
محققان بر این باورند که نمونه اولیه آنان تنها تاییدی روی شماءی این ایده است که نشان دهنده این موضوع است که باید سالها پیش ما باید باتری های لیتیوم سولفور را در گوشی های هوشمند، دوربین ها، و کنسول ها می دیدیم.
اما الان که می دانیم چطور این تخته انرژی را ایجاد کنیم به این معنی است که قدم بزرگی برای نزدیک شدن به باتری های قدرتمند و فرارفتن از محدودیت های لیتیوم یون برداشته ایم.
کاکسون می گوید" این قدم راهی برای پشت سر گذاشتن یکی از آن مشکلات کوچکی است که همیشه زندگی ما را تحت تاثیر گذاشته".
همه ما به وسائل الکترونیک خودمان وابسته ایم نهایتا ما بر این تلاشیم که بتواینم از وسائل خود بهتر استفاده کنیم و زندگی مان را بهتر کنیم".
یافته ها در مواد کاربردی پیشرفته گزارش شده است.

این پست را چگونه می‌بینید؟ برای شما مفید بود؟ لطفا با نوشتن کامنت در زیر ما را مطلع کنید.  (سیارک)  

مترجم  itrans.ir

- نظرات

برای ارسال نظر، لطفا وارد حساب خود شوید یا ثبت نام نمایید.