به گزارش دیجیاتو، تیمی تحقیقاتی از دانشگاه بوردو و دانشگاه باسک به رهبری «ودیم ام. کووروجین» (Vadim M. Kovrugin)، استادیار متخصص ذخیره‌سازی انرژی، توانستند متاکائولین، آلومینوسیلیکات مصنوعی از خاک رس کائولینیت، را به ماده‌ای تبدیل کنند که قابلیت ذخیره انرژی را دارد. وقتی این ماده با محلول‌های فعال‌سازی خاص ترکیب می‌شود، به خمیری ژئوپلیمر مقاوم تبدیل می‌شود که پس از ترکیب با الکترودهای روی و دی‌اکسید منگنز، به باتری حالت جامد با عملکرد بالا تبدیل می‌شود.
این باتری جدید توانسته ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی حدود ۳.۳ وات‌ساعت در هر لیتر را ارائه دهد که گام مهمی در ادغام سیستم‌های انرژی در مواد ساختمانی است. کووروجین خاطرنشان کرد این نوآوری نه‌فقط فراتر از طراحی‌های سنتی باتری‌هاست، بلکه به زیرساخت‌ها این امکان را می‌دهد که در اکوسیستم انرژی به‌طور فعال مشارکت کند.
یکی از ویژگی‌های مهم این ماده امکان ذخیره انرژی الکتروشیمیایی به‌جای ذخیره انرژی حرارتی است. این ویژگی باعث می‌شود این سیستم کارآمدتر و پایدارتر از سیمان پورتلند سنتی باشد که علاوه‌بر تولید کربن بالا در فرایند تولید، می‌تواند برای ذخیره‌سازی انرژی حرارتی استفاده شود.
همچنین محققان با استفاده از خواص محیط اسیدی ملایم متاکاولین، توانستند مشکلات باتری‌های سیمانی قبلی را حل کنند. این ماده از واکنش‌های شیمیایی ناخواسته که قابلیت شارژ مجدد را کاهش می‌داد، جلوگیری می‌کند. برخلاف سیستم‌های قلیایی سنتی که مشکلاتی مانند تشکیل ترکیبات غیرقابل‌حل دارند، این باتری جدید روی را در حالت یونی خود حفظ می‌کند و کارایی آن را افزایش می‌دهد.
البته هنوز برخی مشکلات حل نشده‌اند. تکثیر هیدروژن می‌تواند منجر به تشکیل سولفات روی هگزاهیدراته شود که به رابط الکترود-الکترولیت آسیب می‌زند و به‌تدریج باعث ترک‌خوردگی ژئوپلیمر و کاهش عملکرد بلندمدت می‌شود.
برای مقابله با این مشکل، محققان پیشنهاد کردند اجزای باتری مدولار و لایه‌ای طراحی شوند تا نگهداری و تعویض آنها آسان‌تر باشد. درنهایت، محققان به این نکته اشاره کردند که برای دستیابی به کاربردهای عملی‌تر، بهینه‌سازی دقیق فرایندهای هیدراسیون و خشک‌شدگی امری حیاتی است؛ زیرا این عوامل تأثیر زیادی بر پایداری و دوام ماده دارند.
نتایج این پژوهش در مجله Materials Horizons منتشر شده است.
- 14
- 4
