ساخت قطعات باتری از جلبک‌های مضر

باتری‌هایی که روزانه برای مصارف گوناگون از آنها استفاده می‌کنیم یک سلول الکتروشیمیایی هستند که طی واکنش‌های شیمیایی، انرژی الکتریکی تولید می‌کنند.

کد خبر: ۸۵۹۵۷۴

این باتری‌ها از یک جفت الکترود ساخته می‌شود: یک الکترود از جنس فلز مانند لیتیوم و یک الکترود غیرفلزی مانند کربن.

اساسی ترین نقطه ضعف این باتری‌ها ظرفیت پایین آنهاست که موجب می‌شود باتری نتواند مدت طولانی به ابزارهای الکترونیک برق رسانی کند. حال، پژوهشگران دانشگاه ایالتی وِین در دیترویت توانسته‌اند از جلبک‌های مضر برای محیط زیست الکترودهای مقرون به صرفه با ظرفیت بالا تولید کنند. این الکترودها در ساخت باتری‌های سدیم- یون کاربرد دارد.

گاهی رشد جلبک‌ها از کنترل خارج می‌شود. انواع فرآیندهای طبیعی و نیز ورود مواد شیمیایی صنعتی و کشاورزی به رودخانه‌ها و دریاچه‌های جلبک خیز شرایط رشد ارگانیسم‌های فتوسنتزکننده را مساعد می‌کند. افزایش تراکم جلبک‌ها موجب افزایش غلظت سموم در محیط‌های آبی شده و زندگی ماهیان، پستانداران و پرندگان را به خطر می‌اندازد. به پدیده افزایش بیش از حد جلبک‌های سبز- آبی یا سیانوباکتری‌ها «شکوفایی جلبک‌های مضر» گفته می‌شود. دریاچه اِری در آمریکای شمالی در تابستان سال گذشته با این پدیده مخرب مواجه شد. سیستم آبرسانی منطقه تا حدی آلوده شد که 500 هزار نفر در نزدیکی تولِدو در اوهایو برای مدتی آب آشامیدنی سالم نداشتند. پژوهشگران محیط زیست کوشیدند آثار زیانبار ناشی از شکوفایی‌ جلبک‌های مضر را در دریاچه اِری مطالعه کنند. در این میان، جمعی دیگر از پژوهشگران به سرپرستی دکتر دا دِنگ با یک هدف کاملا متفاوت، مطالعات خود را روی این پدیده زیست‌محیطی آغاز کردند.

جلبک‌ها ابتدا در گاز آرگون در دمای ۱۰۰۰ درجه سلسیوس پخته شدند. طی این فرآیند، سیانوباکتری به کربن سخت تغییر شکل پیدا کرد. کربن سخت یک ماده با ظرفیت بالا و بادوام است که به عنوان جایگزین کربن گرافیتی که در ساخت اغلب باتری‌ها استفاده می‌شود کاربرد دارد. مطالعه تجربی نشان داد کربن سخت مشتق شده از جلبک با سرعت بالا و بدون نیاز به خاک قابل تولید است، در حالی که انجام این فرآیند در حالت عادی به کندی صورت گرفته و به وجود مقادیر بالای ذخایر نفتی وابسته است. تولید کربن سخت از جلبک علاوه بر این که به کاهش تراکم جلبک‌ها در پدیده شکوفایی جلبک‌های مضر کمک خواهد کرد، در کم کردن تبعات زیانبار این پدیده زیست‌محیطی نیز موثر است. از این فرآیند می‌توان مقدار زیادی مواد الکترودی برای باتری‌های سدیم - یون تولید کرد و نیز مدت زمانی را که باتری قادر به تأمین برق ابزارهای الکترونیکی است، افزایش داد. اکنون باتری‌های لیتیوم- یون غالب‌ترین انواع باتری‌های موجود در بازار هستند.

منابع لیتیوم در سراسر جهان رو به اتمام است، در حالی که سدیم یک ماده غیرسمی به مراتب در دسترس‌تر به شمار می‌رود و ظرفیت شارژ آن نیز بالاتر است. اگرچه این روش جدید قابلیت تولید انبوه قطعات باتری با ظرفیت بالا را دارد، اما پژوهشگران یادآور می‌شوند در آینده نزدیک شاهد حضور جلبک‌های تغییر‌شکل‌یافته در گوشی‌های هوشمند و دیگر ابزارهای مبتنی بر باتری نخواهیم بود.