دستاورد جدید دانشمندان: ساخت باتری کارآمد و قابل بازیافت با پوست خرچنگ

باتری‌های لیتیومی را تقریبا همه جا می‌بینیم، اما این باتری‌ها مشکلاتی دارند مانند خطر آتش گرفتن یا هزینه بالای تولید. باتری‌های مبتنی بر «روی» (Zinc) یکی از جایگزین‌های آن‌ها به حساب می‌آیند و حالا دانشمندان توانسته‌اند با استفاده از ماده شیمیایی موجود در پوست خرچنگ، آن‌ها را به صورت پایدارتر بسازند.

با افزایش نیاز به ذخیره‌سازی انرژی بخاطر استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر و همچنین رواج بیشتر خودروهای الکتریکی، نیاز به جایگزینی برای باتری‌های لیتیومی بیشتر از گذشته حس می‌شود. استخراج لیتیوم فرایندی هزینه‌بر است و همچنین به محیط زیست آسیب می‌زند. علاوه بر این، نمی‌توان چندان به بازیافت آن‌ها دلخوش بود.

در همین راستا دانشمندان روی جایگزین‌های باتری‌های لیتیومی کار می‌کنند که یکی از آن‌ها، باتری‌های مبتنی بر روی یا زینک هستند که می‌توانند علاوه بر امنیت بالاتر، هزینه تولید پایین‌تری داشته باشند و کمتر به محیط زیست آسیب وارد کنند. حالا پژوهشگران دانشگاه مریلند موفق به ساخت باتری مبتنی بر روی با ماده گرفته شده از پوست سخت‌پوستان مانند خرچنگ شده‌اند.

ساخت باتری قابل بازیافت با پوست خرچنگ

طبق مقاله‌ای که در ژورنال Matter منتشر شده، دانشمندان موفق به ساخت نمونه اولیه‌ای با استفاده از پوست خرچنگ شده‌اند که پس از 400 ساعت یا 1000 چرخه شارژ، 99.7 درصد عملکردی را حفظ می‌کند.

پوسته سخت‌پوستان مانند خرچنگ و میگو از سلول‌هایی ساخته شده که دارای «کیتین» است؛ نوعی «پلی‌ساکارید» که باعث سخت و مقاوم شدن پوسته آن‌ها می‌شود. این ماده ارزشمند به وفور در طبیعت وجود دارد و حتی می‌توان آن را در قارچ‌ها و حشرات هم پیدا کرد. با این حال بطور معمول به عنوان ضایعات غذایی در رستوران‌ها دور ریخته می‌شود و یک محصول جانبی صنعت غذایی به حساب می‌آید.

دانشمندان مدت‌هاست که روی کاربردهای مختلف این ماده در بخش‌های مختلف از مهندسی پزشکی گرفته تا حالا هم مهندسی برق تحقیق کرده‌اند. از طریق فرایند شیمیایی و افزودن محلول آبی «استیک اسید»، کیتین را می‌توان در نهایت به یک غشای ژل سفت سنتز کرد و آن را به عنوان یک الکترولیت برای باتری مورد استفاده قرار داد.

الکترولیت یک مایع یا ژل درون باتری است که به یون‌ها یا همان مولکول‌های باردار کمک می‌کند تا درون باتری حرکت کنند که همین کار منجر به ذخیره‌سازی انرژی می‌شود. حالا محققان با ترکیب الکترولیت «کیتوسان» و زینک توانسته‌اند یک باتری قابل بازیافت یا تجدیدپذیر بسازند.

این باتری در کنار عملکرد بالا، آتش نمی‌گیرد و دو سوم باتری که از کیتوسان ساخته می‌شود، در مدت 5 ماه به لطف تخریب میکروبی در خاک تجزیه می‌شود و روی قابل بازیافت باقی می‌ماند. بنابراین با یک باتری ارزان با عملکرد بالا و قابل بازیافت روبه‌رو هستیم که شاید روزی بطور انبوه تولید و روانه بازار شود.