قارچ پورتبلا باعث افزایش عمر باتری می شود

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از GizMag، در سال‌های اخیر با افزایش استفاده از ابزارهای الکتریکی و دستگاه‌های همراه رو به رو بودیم که انتظار می‌رود این روند در دهه پیش رو نیز افزایش پیدا کند. با توجه به وضعیت فعلی باتری این امر می‌تواند فشار قابل توجهی را بر محیط زیست و منابع ما وارد کند و حتی باعث آسیب رسیدن به آنها شود.

در تلاش برای جایگزینی مواد پایدارتر در ساختار باتری‌های فعلی، دانشمندان دانشگاه ریورساید کالیفورنیا با استفاده از پوست قارچ پورتبلا موفق به ساخت باتری جدیدی شدند.

این کار نه تنها باعث کاهش هزینه‌های اقتصادی می‌شود بلکه ظرفیت باتری‌های تولیدشده را نیز در طول زمان افزایش می‌دهد. هزینه تولید این باتری مقرون به صرفه‌تر است و آسیب کمتری هم به محیط زیست می‌رساند.

این باتری شامل سه عنصر اصلی است: یک پایانه منفی (کاتود)، یک پایانه مثبت (آند) و یک ماده جامد یا مایع (الکترولیت) که این دو بخش را از هم جدا می‌کند. استفاده از گرافیت مصنوعی به جای آند در باتری‌های لیتیوم-یونی بسیار رایج است اما این مواد نیازمند استفاده از مواد شیمیایی دیگر مانند هیدروفلوریک و اسید سولفوریک برای تصفیه و آماده‌سازی هستند.

این فرآیندها نه‌تنها گران قیمت هستند، باعث تولید زباله های خطرناکی می‌شود که آسیب‌های جبران ناپذیری را به محیط زیست وارد می‌کند.

دانشمندان دانشگاه ریورساید به دو دلیل بسیار مشتاق بودند که قارچ پورتبلا را به عنوان ماده طبیعی و اصلی جایگزین گرافیت باتری کنند. دلیل اول این است که تحقیقات قبلی نشان داده بود که قارچ‌ها دارای خاصیت تخلخل (دارای منافذ زیاد) هستند.

وقتی صحبت از باتری‌ها می‌شود تخلخل و منفذدار بودن صفتی بسیار مطلوب برشمرده می‌شود چرا که فضای بیشتری را برای ذخیره و انتقال انرژی در اختیار باتری می‌گذارد که در نتیجه این امر باعث بهبود عملکرد باتری می‌شود.

دلیل دوم هم آن بود که قارچ‌ها حاوی مقادیر بالایی از نمک پتاسیم هستند. نمک پتاسیم در طول زمان باعث می‌شود تعداد بیشتری از منفذهای داخل باتری فعال شوند که در نتیجه سطح مواد الکترولیت فعال را افزایش می‌دهد و باعث بالا بردن ظرفیت باتری می‌شود.

پژوهشگران متوجه شدند که اگر پوست کلاهک قارچ پورتبلا را تحت دمای 500 درجه سیلسیوس (932 فارنهایت) قرار دهند، شاهد تغییر طبیعی این قارچ به یکی از مشتقات کربن با ساختاری مشابه نانوریبون خواهند بود.

اگر این قارچ تحت دمای 1100 درجه سیلسیوؤس (2012 درجه فارنهایت) قرار بگیرد، تبدیل به یک شبکه بهم پیوسته و متخلخل نانوریبون کربن می‌شود. این ماده ای است که می‌توان از آن در ساخت باتری استفاده کرد چرا که قادر است مقادیر زیادی از انرژی را در سطح خود ذخیره نماید.

به گفته دانشمندان نتایج خوبی از این مطالعه حاصل شده است و در صورت بهینه سازی میتوان آند کربنی قارچ را جایگزین آند گرافیتی متداول کرد. این قارچ‌ها در حاشیه رودخانه‌ها رشد می‌کنند.

برن کمپل، فارغ التحصیل دانشگاه ریورساید کالیفورنیا، در این باره می‌گوید:«با به کار گیری چنین موادی در باتری‌ها، کاربران نسل آینده گوشی‌ها به جای کاهش شارژ باتری در طی استفاده از گوشی، شاهد افزایش آن خواهند بود. این امر در نتیجه فعال شدن منفذهای پنهان در ساختار کربنی است که باتری گوشی به کار رفته و بارها شارژ و دشارژه شده است. همچنین استفاده از این نوع ماده‌ها باعث بهبود عملکرد باتری نیز می‌شود».

مترجم: هانا حیدری