ساخت باتری با استفاده از دی اکسید کربن و آب

به گزارش کلیک ، پدیده گرم شدن جهانی در حال تبدیل شدن به یک تهدید جدی است و وسعت آن نیز به تدریج در حال افزایش است؛ بنابراین اگر می خواهیم در قرن های پیش رو نیز به حیات خود بر روی سیاره زمین ادامه دهیم، باید علاوه بر تأمین انرژی مورد نیاز خود، به روش های کم هزینه برای جذب گازهای گلخانه ای از جو زمین نیز دست پیدا کنیم.

در گذشته نیز محققان موفق شده اند با ابداع روش های جدیدی گازهای گلخانه ای را به یک منبع انرژی و به سوخت هایی مانند اتانول تبدیل کنند. این روش های جدید باعث شده است حجم وسیعی از گازهای مضر پراکنده شده در هوا، مورد استفاده مثبت قرار گیرد.

سال گذشته نیز عده ای از محققان روش جدیدی برای استفاده از گازهای گلخانه ای ابداع کردند. آن ها اذعان کردند که پمپاژ گاز دی اکسید کربن به عمق یک یا دو کیلومتری زمین باعث می شود آب گرم شده به سطح زمین هدایت شود و به این صورت می توان از انرژی زمین گرمایی استفاده کرد.

اما به تازگی این سوال مطرح شده است که آیا می توان از گاز دی اکسید کربن در ساخت باتری نیز استفاده کرد؟ در گذشته طرح هایی برای انجام این کار مطرح شد، اما از اکثر این طرح ها استقبال زیادی نشد؛ زیرا یا هزینه تولید باتری با استفاده از این روش بسیار زیاد بود و یا جریان برق تولید شده توسط باتری های ایجاد شده به وسیله این روش، زیاد نبود.

اما محققان دانشگاه ایالت پنسیلوانیای آمریکا، روشی جدید برای تولید باتری با استفاده از دی اکسید کربن ایجاد کرده اند که مدعی هستند با روش هایی که قبلا مطرح شده اند، کاملا متفاوت است.

کریستُفر گرسکی، یکی از اعضای تیم تحقیقاتی اذعان کرد که او و سایر اعضای تیم تحقیقاتی موفق شده اند به روشی ساده تر و کم هزینه تر برای تولید انرژی با استفاده از دی اکسید کربن دست پیدا کنند که در آن نیازی به کاتالیزورهای گران قیمت و همچنین دمای بالا برای تبدیل دی اکسید کربن به سوخت های مفید، نیست.

ساختار این باتری جدید بر اساس نوعی از باتری به نام باتری جریان یا flow battery است (نوعی باتری قابل شارژ که به وسیله حل کردن دو ماده شیمیایی در محلول های موجود در باتری، شارژ می شوند. محلول های موجود در باتری به وسیله یک غشا از یکدیگر جدا می شوند) طراحی شده است و به آسانی ساخته می شود.

در ساخت این باتری از دو محفظه حاوی محلول استفاده شده است که توسط یک غشاء با نفوذ پذیری انتخابی (غشایی که تنها به برخی از مولکول ها و یون ها اجازه عبور می دهد) از یکدیگر جدا شده اند و گاز موجود در هوای محیط اطراف، با استفاده از یک فرایند شیمیایی در آب حل می شود و به یکی از محفظه های حاوی محلول اضافه می شود؛ بنابراین یکی از محفظه ها دربردارنده محلول آب و دی اکسید کربن خالص می شود. پس از اینکه دی اکسید کربن در آب حل شد، به یون های هیدروژن مثبت باردار و بی کربنات تقسیم می شود و باعث می شود که PH محلول به ۷٫۷ کاهش پیدا کند.

به دلیل اینکه PH محلولی که گاز هوای محیط در آن حل شده است، بیشتر از ۹٫۴ است، حاوی ذرات باردار با غلظتی متفاوت می شود که میزان غلظت آن ها دائما در حال تغییر است. بیشتر مولکول ها نمی توانند از غشایی که دو محفظه را از یکدیگر جدا کرده است، عبور کنند؛ اما یون ها آزادانه می توانند بین دو محفظه حرکت کنند. این فرایند باعث می شود الکترودهای سدیم منگنز در هر محفظه ولتاژ متفاوتی را ایجاد کنند که باعث تولید جریان برق می شود.

هنگامی که نیروی باتری به پایان رسید، باتری به راحتی می تواند با تعویض محلول های که بالای هر الکترود جریان دارد، به راحتی مجددا شارژ شود. محققان دریافته اند که آن ها می توانند محلول های موجود در باتری را بدون اینکه خاصیت خود را از دست بدهند، بیش از ۵۰ مرتبه مورد استفاده قرار دهند.

به طور متوسط تراکم انرژی تولید شده به وسیله این باتری، ۰٫۸۲ وات بر متر مربع است که تقریبا ۲۰۰ برابر تراکم انرژی تولید شده توسط باتری هایی که قبلا تولید شده اند، است. مواد به کار گرفته شده در این باتری نیز نسبت به باتری های مشابه، ارزان قیمت تر است. لازم به ذکر است که این تراکم انرژی، نیروی زیادی نیست و یک باتری قلمی نیز می تواند تقریبا همین میزان نیرو را تولید کند.

با وجود اینکه محققان موفق شده اند با استفاده از این محلول ها، به نتایج بهتری دست پیدا کنند، اما باید گفت که فناوری ساخت این باتری هنوز در مراحل ابتدایی خود قرار دارد؛ اما دانشمندان امیدوارند بتوانند در آینده باتری های بزرگتری با این روش تولید کنند تا ارزش هزینه ای را که برای ساخت آن ها صرف می شود، داشته باشند.

ایجاد تغییراتی در این فناوری برای بهره گیری از سایر گازهایی که به دلیل استفاده از سوخت های فسیلی ایجاد می شوند، چالش دیگری است که محققان باید بر آن نیز غلبه کنند. در حال حاضر فقط امکان استفاده از گاز دی اکسید کربن در محلول های این باتری جدید وجود دارد.

تردیدی نیست که با کاهش هزینه های استفاده از فناوری های این چنینی و افزایش میزان نیروی تولید شده با استفاده از آن ها، می توان پدیده تغییر اقلیم را مهار کرد و در عین حال انرژی مورد نیاز خود را نیز بدون هیچ گونه مشکلی تأمین کنیم.