باتری-روی هوا و هر آنچه درباره آن باید بدانید

اگر از کسانی که سمعک  استفاده می کنند بپرسید، احتمالا باتری روی هوا را به خوبی بشناسند. این نوع از باتری به مراقبت های ویژه ای احتیاج دارد. چیزی که باتری های روی هوا را خاص می کند تنها منحصر به استفاده از آنها در سمعک نیست، بلکه این نوع از باتری ها دارای عملکرد متفاوتی هستند که حتی در صنعت نیز کاربرد ویژه ای دارند.

برخی در اولین برخوردهای استفاده از باتری زینک ایر، از انرژی زیاد ذخیره شده در آن تعجب می کنند. زیرا این باتری ها می توانند ولتاژ ثابتی را تا مدت زمان طولانی درون خود نگه دارند.

در این بخش ما قصد داریم به بررسی دقیق باتری های روی هوا بپردازیم و هر آن چه که اشتیاق شما را بر می انگیزد در رابطه با این باتری ها بگوییم. پس همراه ما باشید.

باتری روی هوا

باتری روی هوا چیست؟

در سال های اخیر باتری های روی هوا به شکل ویژه ای در کانون توجه قرار گرفته اند. در مقایسه با فناوری فعلی لیتیوم یون، این باتری ها حتی فراتر از  Li-ionاز نظر تراکم انرژی، خود را نشان داده اند. به نوعی عملکرد بالا و هزینه های تولید بالقوه پایین باتری روی هوا سبب شده است که به کاربرد ثابت در رابطه با انواع وسایل دست یابد.

باید بدانید علاوه بر آن چه گفته شد، فناوری جذاب موجود در روی هوا سبب شده است که سازگار با محیط زیست شناخته شود. به همین دلیل دارای پتانسیل های زیادی برای بازیافت بالا در شرایط ایمن است.

روی به عنوان ماده هسته ای یا اصلی این باتری، به سبب این که از نظر جغرافیایی در سطح کره زمین بسیار فراوان و پراکنده است، می تواند در مقایسه با لیتیوم بسیار کم هزینه و کم آسیب تر به محیط زیست تلقی شود.

باتری روی هوا و صنعت

تاریخچه باتری Zn-air

یکی از سوالاتی که پس از آشنایی با باتری های روی هوا پیش می آید، این است که آیا این فناوری یک جریان جدید در حال توسعه است؟ پاسخ این سوال خیر است. زیرا باتری های Zn-air  از نمونه های اولیه یک فناوری با قدمت صد ساله محسوب می شوند که در واقع توسعه آن یک داستان سرنوشت ساز را روایت می کند.

در سال 1868، لکلانشه اولین سلول حاوی آند Zn آمیخته شده با مخلوطی از دی اکسید منگنز، کاتد کربن و الکترولیت کلرید آمونیوم را اختراع کرد.

لکلانشه در مسیر تولید سلول مذکور، به طور ناخودآگاه باعث ایجاد یک کاتد در معرض هوا و ایجاد مرزهای به اصطلاح سه فاز (گاز- مایع- جامد) شد. بنابراین به طور ناخواسته اولین باتری روی هوا را تولید کرد.

از آن زمان، افراد دیگری همچون مایچه، واکر و ویلکینز تا سال 1932 که اولین باتری ها توسط شرکت اتحادیه کاربید تجاری شدند، به توسعه طرح و مواد سلول بهتر برای Zn-air  ادامه دادند. در مسیر توسعه این باتری و فراگیر شدن آن، این محصول امروزه در انواع سمعک، مانیتور‌های بیمار در ICU یا CCU، سیگنالینگ ترافیک جاده ای و غیره مورد استفاده است.

باتری روی هوا قابل شارژ

باتری های قابل شارژ روی هوا

در طی سالیان گذشته، باتری روی هوا با توجه به ویژگی های امیدوار کننده ای که از خود نشان داد به توانایی شارژ شدن نیز رسیده است. این موضوع از نظر تئوری به چگالی زیاد انرژی و کم هزینه بودن آن ارتباط دارد.

یک باتری معمولی زینک ایر از یک کاتد هوای متخلخل و یک آند فلز زینک تشکیل شده است که توسط یک الکترولیت قلیایی از هم جدا می شوند.  در هنگام تخلیه باتری، اکسیژن از هوا به کاتد متخلخل نفوذ می کند و در سطح کاهش می یابد. در همین حین آند فلز روی با یون های محلول روی با فرمول (Zn(OH)42−) اکسید می شود.

از لحاظ تئوریک، واکنش ذکر شده را می توان با O2 در حال تکامل در کاتد، معکوس کرد و Zn را در آند اندود نمایید. اما در حالت عملیاتی، این واکنش بر اساس واکنش کاهش اکسیژن در هنگام تخلیه و واکنش تکاملی در هنگام شارژ، رخ می دهد.

شاید جالب باشد بدانید که یکی از مهم ترین چالش های فناوری مرتبط با باتری روی هوا ذخیره انرژی در واکنش های آن است که بتوان آن را از یک چرخه عمر نامناسب خارج کرد.  در سال های اخیر، چندین شرکت در ایالات متحده اروپا ادعا کرده اند که باتری های قابل شارژ را بدون مواد خطرناک، ارزان و کاملا قابل بازیافت تولید می کنند. این ادعا در هاله ای از ابهام قرار دارد مگر آن که در توسعه این باتری اتفاق جدیدی رخ داده باشد.

آینده باتری Zn-air باتری روی هوا و مکانیزم

برخی از گزارشات مدعی هستند که زمان انتشار عمومی باتری های روی هوا به بازار کمی طول خواهید کشید. البته منظور ما باتری های قابل شارژ است.

نکته مهم در عرضه باتری های زینک ایر، مرتبط با فرصت های فراوان آن در بازار از نظر استفاده از باتری های لیتیوم یون است. زیرا لیتیوم یون به عنوان یک راه حل ذخیره سازی برای برقراری تعادل در عرضه و تقاضا، بسیار گران قیمت محسوب می شود.

علاقه به استفاده از باتری های قابل شارژ روی هوا به طور مداوم در حال افزایش است، زیرا تولید انبوه آن نیز با قیمت های ارزان، امکان پذیر است. اگر بخواهیم آینده این باتری ها را بررسی کنیم بدون شک در مقیاس بزرگ، لیتیوم یون نمی تواند با باتری های Zn-air رقابت کند.

باتری روی هوا و آینده

در نتیجه…

اگر به دنبال یک باتری به صرفه و ارزان قیمت با ذخیره انرژی خوب هستید، باتری روی هوا به زودی بازار را به خود اختصاص خواهد داد. البته که هنوز در رابطه با قابل شارژ بودن باتری های روی هوا، صحبت های فراوانی وجود دارد، اما برخی این باتری ها را رقیب سر سخت Li-ion می دانند.

باتری های روی هوا که از کاتد متخلخل هوا و آند فلز روی تشکیل شده است، دارای یک آینده بسیار امیدوار کننده برای انسان و محیط زیست تلقی می شود. کاهش حداقلی آسیب به محیط زیست و فراوانی عنصر روی در جای جای کره زمین، سبب شده است این باتری ها کاملا به صرفه و کارآمد به نظر برسد.

برخی از دانشمندان روی را به عنوان یک فلز مقدس در صنعت باتری تلقی کرده اند، ما نیز امیدواریم که با همکاری شرکت های گوناگون، مسیر تبدیل فناوری های عظیم به واقعیت، هر چه زودتر محقق شود.

منبع: cicenergigune

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

اسکرول به بالا