باتری کاغذی که از آب و هوا نیرو تولید می‌کند

محققان دانشگاه «توهوکو» باتری منیزیم-هوای مبتنی بر کاغذ ساخته‌اند که سازگار با محیط زیست و قدرتمند است.

باتری‌های لیتیومی و قلیایی را کنار بگذارید. منیزیم ممکن است قدرت بعدی در دنیای باتری باشد. مطالعات نشان داده‌اند که یک دستگاه ذخیره انرژی مبتنی بر منیزیم می‌تواند ایمن‌تر و قدرتمندتر از رقبای فلزی خود عمل کند.

باتری‌های منیزیم، لیتیوم و فلز-هوا
منیزیم در زمین بیشتر از لیتیوم یافت می‌شود. یون‌های منیزیم نیز دارای چگالی انرژی بالاتر و دو بار مثبت هستند. یون‌های لیتیوم کوچکتر هستند و یک بار مثبت دارند.

بیشتر مردم ممکن است با باتری‌های لیتیوم و لیتیوم یون آشنا باشند. این باتری‌ها در چراغ قوه‌ها، دوربین‌ها، سیستم‌های امنیتی و حتی تلفن‌های همراه، تبلت‌ها، دستگاه‌های بخارپز، ابزارها، دوچرخه‌های الکترونیکی و باتری‌های فلز-هوایی که از اکسیژن برای تولید برق استفاده می‌کنند، به کار می‌روند.

با این حال، باتری منیزیم هوا(Mg-air) یک باتری نوآورانه است. محققان آن را از کاغذ ساخته‌اند و روی آب کار می‌کند.

باتری منیزیم-هوای مبتنی بر کاغذ

در یک مطالعه جدید و جذاب، محققان نوشته‌اند که آنها از سیستم تنفسی گیاهان برای ساخت باتری منیزیم-هوا الهام گرفته‌اند.

نویسندگان این مطالعه نوشتند: ما فکر می‌کردیم که اگر در سیستمی کاغذ، الکترولیت را با نیروی مویرگی جذب کند، مشابه روشی که گیاهان آب را از زمین می‌مکند، می‌توان از آن برای ساخت باتری‌های منیزیم-هوا استفاده کرد و مشکل حل شدن منیزیم در الکترولیت و فرسایش آن حل می‌شود.

دستگاه‌های مبتنی بر کاغذ، استفاده از فلزات و پلاستیک‌ها را کاهش می‌دهند، بنابراین این باتری منیزیم-هوا کمترین خطر را برای محیط زیست ایجاد می‌کند. باتری‌های فلزی-هوا، به طور معمول از فلزات سنگین استفاده می‌کنند. آنها را نمی‌توان به سادگی دور انداخت، حتی اگر حاوی فلزات سنگین در مقادیر کم باشند. آنها هنوز برای محیط زیست خطرناک هستند. قابل ذکر است که باتری‌های کاغذی یکبار مصرف هستند.

در نهایت، باتری منیزیم-هوای مبتنی بر کاغذ دارای عملکرد بالایی است. یکی از موانعی که دانشمندان در استفاده از منیزیم به عنوان منبع انرژی با آن روبرو بوده‌اند، میزان کم تحرک آن است. یون‌های لیتیوم سریع‌تر حرکت می‌کنند.

مطالعات پیش از این نشان داده‌اند که یون‌های منیزیم را می‌توان برای داشتن سرعت تحرک سریع‌تر تغییر داد. از این گذشته، هیچ کس نمی‌خواهد ساعت‌ها منتظر بماند تا وسایل الکترونیکی خود را شارژ کند.

این باتری منیزیم-هوای کاغذی خود را در دو سطح اثبات می‌کند. این باتری می‌تواند اولین وسیله ذخیره‌سازی انرژی سازگار با محیط زیست باشد که استانداردهای عملکرد بالا را برآورده می‌کند و ماده‌ای به نازکی کاغذ است که می‌تواند استفاده از فلزات سنگین را از بین ببرد.