این باتری دارای ولتاژ بالا، بادوام و سازگار با محیط زیست می باشد
تیمی از شیمی دانان/کیمیاگران دانشگاه تورنتو باتری تولید کرده اند که انرژی را در واحدی بیولوژیک ذخیره می کند. این ابداع راه را برای تجهیزات الکترونیکی ارزاتر و سازگار با محیط زیست هموار می کند.
این باتری شبیه بسیاری از باطری های تجاری موجود با انرژی بالای یون لیتیوم می باشد با یک تفاوت مهم. این باتری از فلاوین ویتامین ب ۲ به عنوان کاتُد استفاده می کند. کاتُد بخشی است که با تماس به دستگاه الکتریسیتۀ ذخیره را آزاد می کند.
دویت سِفِروس یکی از اساتید بخش کیمیا/شیمی دانشگاه تورنتو و رییس تحقیقات فن آوری نانو پلیمر کانادا می گوید «جهت یافتن مولکولهای پیچیده برای استفاده در دستگاه های الکترونیکی کاربران در طبیعت جستجو کردیم. وقتی از ماده ای که در طبیعت به صورت پیچیده وجود دارد استفاده میکنیم زمان کمتری در فرایند ساخت مصرف می شود.»
باتری های مدرن سه بخش اساسی دارند:
- پایانۀ مثبت – فلزی که در تماس با دستگاه های الکترونیکی قرار می گیرد تا انرژی فراهم کند – درون پوشش باطری به کاتد متصل است
- پایانۀ منفی درون باتری به آند متصل است
- حلال الکترولیت که یونها در آن بین الکترودهای کاتد و آند حرکت می کنند
زمانیکه باطری به تلفن، آی پد، دوربین یا هر وسیله دیگری که به انرژی نیاز دارند متصل باشد، الکترونها از آند – الکترود منفی – به دستگاه و سپس به کاتد جریان می یابند و یونها درون حلال الکترولیت حرکت می کندد تا تعادل شارژ برقرار شود. زمانیکه شارژر متصل باشد این روند معکوس رخ می دهد.
واکنش آند، الکترون تولید می کند و واکنش کاتد، الکترونها را پس از اتمام شارژ جذب می کند. محصول خالص، الکتریسیته است. باطری تا زمانیکه یک یا هر دو الکترود دارای مادۀ لازم برای تولید واکنش باشند، به تولید الکتریسیته ادامه می دهد.
پیش از این باطری های تولید شده از مواد طبیعی ساخته شده بودند اما این اولین باطریست که از پلیمر طبیعی – مولکولهای زنجیرۀ بلند – برای یکی از الکترودها استفاده می کند که انرژی باطری را به جای کوبالت که فلزی گرانتر و مضر برای محیط زیست است، در پلاستیکی که از ویتامین تولید شده ذخیره می کند.
تایلر شُن از دیگر اعضای تیم می گوید « به دست آوردن مادۀ نهایی در طول زمان شکل گرفت و نتیجه چندین آزمایش بود. به نظر می رسید نتیجه نخواهد داد. پشتکار زیادی به خرج دادیم.»
شُن، سِفِروس و همکاران پس از آزمایش پلیمرهای زنجیرۀ بلند گوناگون – به خصوص پلیمرهای گروه آونگی: مولکولهایی که به پیکرۀ زنجیرۀ مولکولهای بلند وصل هستند– مادۀ نهایی را بدست آوردند.
شُن می گوید «شیمی اورگانیک کمی شبیه لِگو است.» سِفِروس می گوید « مواد را به طرز معینی در کنار هم قرار می دهی اما برخی مواد که روی کاغذ به نظر می رسد با هم سازگار باشند در عمل چنین نیستند. روشهای مختلفی را امتحان کردیم و پنجمین روش نتیجه داد.»
این تیم از ویتامین ب ۲ که از دستکاری ژنتیکی قارچ تولید می شود و با استفاده از فرایند نیمه مصنوعی برای تهیه پلیمر با اتصال دو واحد فلاوین به پیکرۀ مولکول زنجیرۀ بلند، به مادۀ نهایی دست یافت.
بدین ترتیب باطری سبز با قابلیت بالا و ولتاژ بالا بدست می آید که در این دوران برای اتصال دائم دستگاه های قابل حمل به اینترنت ابسیار اهمیت دارد.
سِفِروس می گوید « ترکیبی طبیعی و کاملا بی خطر است. می توانید در صورت تمایل مادۀ منبع را بخورید.»
ویتامین ب ۲ به خاطر قابلیت کاهش و اکسید شدن انتخاب مناسبی برای تولید باطری های یون لیتیوم است.
به گفته سِفِروس «ویتامین ب ۲ هر لحظه تا دو الکترون را می پذیرد. بدین ترتیب چندین شارژ را آسان می کند و قابلیت بیشتری نسبت به خیلی از مولکولهای موجود دارد.»
شُن می گوید « آزمون و خطای زیادی تجربه کردیم. حالا به دنبال طراحی گونه های مختلف هستیم که بارها و بارها قابل شارژ باشند.»
در حالیکه نمونۀ اولیۀ این باطری به اندازۀ باطری سمعک است این تیم امیدوار است موفقیتشان آنها را قادر نماید تا باطریهای قوی، نازک، انعطاف پذیر و حتی شفاف و بدون فلز بسازند تا قابل استفاده در موج جدید محصولات الکترونیکی باشند.
منبع: ساینس دیلی
