محققان چینی روش جدیدی را برای بهبود قابل توجه عملکرد باتریهای لیتیوم-گوگرد توسعه دادهاند، پیشرفتی که میتواند به وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (UAV) امکان پرواز بسیار دورتر با یک بار شارژ را بدهد.
تحقیقات اخیر منتشر شده در مجله نیچر، راههای جدیدی را به سوی باتریهای بادوامتر و قدرتمندتر برای هوانوردی در ارتفاع کم و بسیاری از کاربردهای دیگر باز میکند.
در حال حاضر، اکثر پهپادهای معمولی از باتریهای لیتیوم-یونی استفاده میکنند که به محدوده چگالی انرژی خود نزدیک میشوند. چگالی انرژی این باتریها - مقدار انرژی الکتریکی ذخیره شده در واحد وزن - معمولاً کمتر از 300 وات ساعت بر کیلوگرم است که منجر به "نگرانیهایی در مورد برد" میشود که زمان پرواز را محدود میکند.
باتریهای لیتیوم-گوگرد به دلیل چگالی انرژی بالای تئوری، همراه با فراوانی و هزینه پایین گوگرد، یک جایگزین امیدوارکننده در نظر گرفته میشوند.
با این حال، در عمل، این نوع باتری با یک مانع بزرگ روبرو است زیرا در طول شارژ و دشارژ، گوگرد تحت یک فرآیند شیمیایی پیچیده قرار میگیرد که واسطههای حلشده زیادی تولید میکند.
این واسطهها تمایل دارند به سمت بیرون پخش شوند، واکنشها را کند کرده و انرژی را هدر میدهند.
یک تیم تحقیقاتی به رهبری دانشکده تحصیلات تکمیلی بینالمللی تسینگهوا شنژن (Tsinghua SIGS) با گنجاندن یک "پیشساز واسطه" در فرآیند گوگردزدایی الکتروشیمیایی، یک راهحل جدید ارائه دادهاند.
چو کوانگ من، محقق این مدرسه، توضیح داد: «آن را به عنوان یک افزودنی ویژه در نظر بگیرید که تا زمان نیاز، درون باتری «خاموش» میماند. وقتی واکنش گوگرد شروع میشود، این افزودنی درست در محل واکنش «بیدار» میشود و شروع به کار میکند.»
به گفتهی او، وقتی این مولکول فعال شود، به واسطههای حلشده متصل شده و از جدا شدن آنها جلوگیری میکند. همچنین به ایجاد «خطوط سریع» برای واکنشهای الکتریکی کمک میکند و کل فرآیند را بسیار روانتر و کارآمدتر میسازد.
این تیم تحقیقاتی همچنین شبکه واکنش را در سطح مولکولی بازطراحی کردند. مولکول تازه توسعهیافته، مقاومت داخلی باتری را در مقایسه با طرحهای مرسوم، ۷۵ درصد کاهش میدهد.
در آزمایشها، این نوع باتری جدید در ۸۰۰ چرخه شارژ-دشارژ عملکرد پایداری داشت و تقریباً ۸۲٪ از ظرفیت خود را حفظ کرد.
نکته قابل توجهتر این است که تیم تحقیقاتی یک نمونه اولیه کاربردی از یک باتری جیبی با چگالی انرژی ۵۴۹ وات ساعت بر کیلوگرم ساخته است که تقریباً دو برابر بسیاری از باتریهای استانداردی است که در حال حاضر برای پهپادها استفاده میشوند. این امر پیامدهای قابل توجهی برای پهپادها دارد - چگالی انرژی بالاتر به معنای زمان پرواز طولانیتر، محمولههای بزرگتر و برد عملیاتی گستردهتر است.
تیم تحقیقاتی معتقد است که این استراتژی طراحی مولکولی میتواند به حوزههای دیگر، از جمله باتریهای جریانی، باتریهای لیتیوم-فلزی و حتی فرآیندهای بازیافت مستقیم باتری نیز گسترش یابد.
منبع: https://www.vietnamplus.vn/trung-quoc-dat-dot-phat-ve-sieu-pin-cho-uav-post1109908.vnp
نظر (0)