باتری ای از آب و خاک رس

دانشمندان به تازگی باتری ای طراحی کرده اند که با استفاده از آب و خاک رس ساخته شده است. محققان معتقدند این باتری می تواند گزینه ی مناسبی برای ماموریت های آینده به مریخ باشد. دلیل پرکاربرد بودن این باتری ها این است که بسیاری از مواد سنتی مورد نیاز برای تولید باتری ها را حذف کرده و به جای آن از اجزایی استفاده میکند که در دسترس اند و به راحتی میتوان آنها را در سیاره سرخ یافت.

مواد سنتی باتری ها

مواد سنتی در زمینه باتری ها معمولا شامل فلزاتی مثل لیتیوم، کبالت و نیکل است که به دلیل هزینه های بالای استخراج و تاثیرات زیست محیطی، استفاده از آن ها محدودیت هایی به دنبال دارد. باتری های جدیدی که با آب و خاک رس ساخته می شوند، به جای این مواد، از موادی استفاده میکنند که به راحتی در محیط های دیگر، مانند مریخ، قابل دسترس هستند. این تغییرات می تواند به کاهش هزینه و بهبود پایداری کمک کند.

ساختار باتری های معمولی

در باتری ‌های معمولی، الکترودها از فلز ساخته میشوند و درون یک محلول نمک لیتیوم قرار میگیرند، که یکی از آن ‌ها بار منفی و دیگری بار مثبت دارد. اما این باتری، به جای فلز، از گرافن برای الکترودها استفاده میکند و در یک محلول ساده از آب و خاک رس قرار میگیرد. این نوع طراحی باعث کاهش هزینه ‌ها و پایداری بیشتر باتری می ‌شود و می ‌تواند به عنوان جایگزین مناسبی برای باتری ‌های قدیمی در آینده مورد استفاده قرار گیرد.

نکته کلیدی عملکرد این باتری در طراحی خاص آن است. لایه ‌های خاک رس حاوی کانال ‌های بسیار ریز و میکروسکوپی به ضخامت تقریبی یک نانومتر هستند. وقتی این کانال ‌ها با آب تصفیه ‌شده پر میشوند، آب در این فضای محدود رفتاری متفاوت از حالت عادی نشان میدهد که موضوع به باتری کمک می ‌کند انرژی را بهتر ذخیره کرده و کارایی بالاتری داشته باشد.

در این باتری ها، آب در کانال‌ های باریک خاک رس، که ضخامت آن ‌ها تنها یک نانومتر است، قرار میگیرد. این محدودیت شدید، آب را به نوعی به “سیال کاری” تبدیل می‌کند که باعث ایجاد جدا سازی طبیعی بین بارهای مثبت و منفی در دو الکترود میشود. این جداسازی اجازه میدهد ذرات به ‌راحتی بین دو الکترود حرکت کرده و انرژی ذخیره کنند، و در نتیجه، این طراحی ساده به عملکرد بهینه باتری کمک میکند.

باتری پایدار با قدرت 1.6 ولت

این باتری جدید توانسته تا ۱.۶ ولت انرژی تولید کند و بدون کاهش کارایی، در حدود ۶۰,۰۰۰ بار شارژ و تخلیه را تحمل کند. طراحی ساده ‌اش به گونه ‌ای است که میتواند به طور گسترده و حتی در مأموریت ‌های فضایی مانند سفر به مریخ نیز مورد استفاده قرار گیرد. محققان، خاک ‌های مریخ را بررسی کرده ‌اند و خاک‌ های مشابهی که بتواند در این طراحی جایگزین باشد، پیدا کرده‌ اند. هر قدمی که دنیای فناوری به سمت انرژی پایدار برمیدارد، ما را به اثرات زیست‌محیطی کمتر و زمین سبز نزدیک‌تر می‌کند.