برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

دانش > فناوری - پژوهشگران موفق شده‌اند با استفاده از سلولز موجود در خزه‌های دریایی، باتری الکتروشیمیایی انعطاف‌پذیری ساخته که همانند کاغذ، بسیار نازک است. این منبع انرژی می‌تواند ابعاد ابزارهای الکترونیکی همراه را به شدت کاهش دهد.

مجید جویا: باوجود آن‌که بیش از دو قرن است باتری‌های الکتروشیمیایی اختراع شده‌اند، اما تا همین اواخر، پیشرفت چندانی در این حوزه انجام نشده بود. با ورود ابزارهای همراه دیجیتالی، فناوری جدید باتری‌های یون هلیوم توانست این صنعت قدیمی را تکان دهد. به تازگی نیز مهندسان موفق شده‌اند یکی از دیرینه‌ترین آرزوهای دنیای باتری را جامه عمل بپوشانند.

شکل سخت و نسبتا دست‌وپا گیر باتری‌های الکتروشیمیایی همیشه مانعی بزرگ در طراحی و کاهش وزن ابزارها بود و از این‌رو، خیلی از مهندسین رویای ساختن یک باتری را که مثل کاغذ، سبک و نازک و انعطاف‌پذیر باشد، در ذهن خود پرورده‌اند. یک چنین اختراعی به طرز چشمگیری وزن و ابعاد هر چیزی را که از آن نیرو می‌گیرد، کاهش خواهد داد.

اما به گزارش اکونومیست، خوشبختانه به‌نظر می‌رسد آلبرت مهرانیان از دانشگاه آپسالای سوئد و همکارانش این آرزو را جامه عمل پوشانیده‌اند. آنها یک باتری ساخته‌اند که در اصل از کاغذ ساخته شده و با وزن پایین و ضخامت بسیار کم، هرچند هنوز برای استفاده همگانی مناسب نیست، می‌تواند برای ردیابی محصولاتی که به فروشگاه‌ها می‌روند و یا چمدان‌های مسافرین در فرودگاه‌ها استفاده شود.

باتری‌های الکتروشیمیایی دارای دو الکترود (آند و کاتد) درون مایعی رسانا (الکترولیت) هستند. توانایی این دو الکترود در آزاد کردن و جذب الکترون متفاوت است و همین، سبب می‌شود الکترون‌ها از مایع الکترولیت عبور کنند و جریان الکتریکی ایجاد کنند.

یک باتری یون لیتیوم که از همان نوعی است که در تلفن‌های همراه و کامپیوتر‌های لپ‌تاپ استفاده می‌شود، معمولا از یک آند از جنس کربن، یک کاتد از اکسید کبالت لیتیوم و یک الکترولیت از نوعی نمک لیتیوم موجود درون حلالی آلی تشکیل شده است. زمانی که باتری در حال شارژ باشد، الکترون‌ها در کاتد پمپ می‌شوند که این امر، یون‌های لیتیوم را مجبور می‌کند از جای قبلی خود به سمت آند حرکت کنند. زمانی که در حال استفاده از باتری باشیم، جریان برق ایجاد شده، یون‌های لیتیوم را از آند خارج می‌کند و به کاتد بر می‌گرداند.

اما وسیله‌ای که دکتر میهرانیان و همکارانش ساخته‌اند، بر مبنای سلولز ساخته شده، همان ماده‌ای که کاغذ را از آن می سازند؛ ولی ماده جدیدی نه از درختان یا پنبه، که از سلولز موجود در خزه دریایی استفاده شده است. این سلولز فیبرهای نازک‌تری دارد که با افزایش سطح آن، اجازه می‌دهد که مقدار بار الکتریکی بیشتری را در خود ذخیره کند.

ولی سلولز رسانای الکتریسیته نیست! از این رو دکتر میهرانیان چاره‌ای نداشت جز اینکه آن را با یک ماده رسانا بپوشاند. او پلیمری را به نام پلی‌پیرول انتخاب کرد که وقتی در سلولز خزه‌ای غوطه‌ور شد، جریان الکتریکی را به خوبی هدایت می‌کرد. او سپس آند و کاتد باتری‌اش را از این مواد ساخت و برای الکترولیت هم از یک کاغذ صافی که در آب نمک خیسانده شده بود، استفاده کرد.



بنابراین باتری تشکیل شده بود از یک کاغذ صافی خیسانده درآب نمک، که بین دو الکترود سلولزی ساندویچ شده بود، البته این الکترودها نیز به طور همراستا بین دو اسلاید شیشه ای نگه داشته شده بودند. و در نهایت برای امکان‌پذیر ساختن اتصال الکتریکی با دنیای خارج، نوارهایی پلاتینی به الکترودها متصل کردند. خود انرژی الکتریکی نیز توسط تغییرات شیمیایی در پلی‌پیرول ذخیره و آزاد می‌گشت.

این مولکول می‌تواند در دو فرم وجود داشته باشد که از نظر تکنیکی به دو صورت «اکسید شده» و «احیا شده» شناخته شده است؛ و در صورتی که آنها بخشی از یک مدار باشند، جریان الکتریکی بین این دو شارش می‌کند. حاصل امر یک باتری یک ولتی بود که می توانست در چند ثانیه شارژ شود و بدون هیچ کاهش جدی در کارایی آن، بیش از صد بار پر و خالی شود.

دکتر مهرانیان در حال حاضر به دنبال تجاری کردن این فناوری است. بازدهی باتری‌های خزه‌ای حدود یک سوم بازده انواع باتری‌های یون لیتیوم است و از این‌رو، نمی‌توان آنها را جایگزین باتری‌های لیتیومی کرد؛ ولی با این وجود می‌توان برای کاربردهای کوچک از آنها سود جست. این کاربردها می‌تواند شامل برچسب‌های چمدانی باشد که رادیوهای کوچکی در خود دارند و موقعیت مکانی خود را به مسئولین حمل و نقل چمدان‌ها اطلاع می‌دهند. لوازم «هوشمند» بسته‌بندی مانند بسته‌های مواد غذایی که نمایشگرهای الکترونیکی در خود دارند نیز یک احتمال دیگر است.

به علاوه، دیگر پژوهشگران نیز به تازگی ترانزیستورهای پایه کاغذی تولید کرده‌اند. باتری ساخته شده توسط دکتر مهرانیان می‌تواند انرژی مورد نیاز برای لوازم الکترونیکی را که بر مبنای این ترانزیستورها ساخته‌شده‌اند، تامین کند. این نوآوری‌ها مثال نقضی بر این نظریه خواهند بود که حذف کاغذ از ادارات با پیشرفت فناوری اجتناب‌ناپذیر است.

http://www.khabaronline.ir/news-21876.aspx

و یک مطلب دیگه

باتری هایی از جنس کاغذ


محققان آمریکایی به فناوری جدیدی دست یافته اند که با استفاده از آن می توانند باتری هایی از جنس کاغذهای آغشته به نانولوله های کربنی بسازند.این کاغذها که از قابلیت خم شدن،پیچ خوردن و حتی تا شدن برخوردار هستند.در ساخت ابزارهای الکترونیکی قابل انعطاف به عنوان باتری یا ابر خازن،مورد استفاده قرار می گیرند.در باتری ها از یک واکنش شیمیایی برای ذخیره و آزاد سازی انرژی استفاده می شود.این در حالی است که خازنها با استفاده از جریان الکتریکی مجموعه ای از صفحات رسانا را ایجاد می کنند،که به واسطه یک سطح عایق از یکدیگر مجزا شده اند.

خازنهای معمولی نمی توانند مقادیر زیاد انرژی را ذخیره کنند،اما با ساخت ابر خازنها با استفاده از نانولوله های کربنی به عنوان الکترودها می توان حجم بالایی از انرژی را در خازنها ذخیره کرد.برای ساخت ابر خازنهایی که از قابلیت انعطاف پذیری برخوردار باشند،محققان با استفاده از بخار مواد شیمیایی استاندارد،نانولوله های کربنی را در سطح یک صفحه ی سیلیکونی مستقر ساخته اند و از چنین روش مشابهی برای ساخت باتری های کاغذی سبک و انعطاف پذیر نیز استفاده کرده اند.

در یک سطح کاغذ،نانولوله های کربنی قرار دارند که به عنوان کاتد عمل می کنند و در سطح دیگر ان لایه ای از جنس لیتیم قرار گرفته است که به عنوان آند عمل می کند.با قرار گرفتن این ورقه در میان صفحاتی از جنس فویل آلومینیومی،می توان از آن به عنوان مولد برق استفاده کرد.این ورقه ها که از جنس قابلیت ذخیره انرژی الکتریکی برخوردار هستند برای تامین انرژی ابزارهای الکترونیکی ساخته شده از صفحات پلاستیکی انعطاف پذیر مورد استفاده قرار می گیرند.نمونه اولیه ساخته شده به قدری کوچک است که،می توان آنرا میان دو انگشت شست و اشاره نگه داشت و ۵/۲ ولت جریان الکتریکی تولید می کند که،برای تامین برق یک پنکه کوچک و یا روشن کردن یک لامپ کافیست.

با روی هم قرار گرفتن یک ورقه از این باتری روی ورقه دیگر،قدرت بازده باتری افزایش پیدا می کند.همچنین محققان در تلاش هستند در مراحل بعدی تحقیقات خود،با ایجاد تغییراتی در الکترولیت این باتری ها،حجم ذخیره انرژی را افزایش دهند تا بتوانند از انها به عنوان جایگزین باتری های معمولی در ساخت تجهیزات ذخیره سازی انرژی در کیت های الکترونیکی پیشرفته استفاده کنند.

با توجه به این که هنوز هزینه لازم برای ساخت باتری های کاغذی پیشرفته برآورد نشده است،بنابراین هزینه نهایی ساخت آنها هنوز اعلام نشده است.

منبع:newscientist

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :