باتری زینک یون قابل شارژ ادغام‌شده با سلول‌ های خورشیدی

علی مشایخعلی مشایخ
490 بازدید
باتری زینک-یون قابل شارژ ادغام‌شده با سلول‌ های خورشیدی

دانشمندان باتری ساخته‌اند که می‌تواند مستقیماً در نور آفتاب و بدون نیاز به یک پنل خورشیدی خارجی، شارژ شود. این طراحی هوشمندانه الکترودها در باتری‌ زینک یون قابل شارژ می‌تواند به‌عنوان یک تجهیز ارزان‌قیمت در مزرعه‌های خورشیدی استفاده شود. انرژی خورشیدی به‌منظور استفاده مجدد، معمولاً در باتری‌های قابل شارژ ذخیره می‌گردد. اخیراً این روند نیازمند سلول‌های خورشیدی جداگانه است تا انرژی را دریافت کرده و سپس باتری‌ها آن را ذخیره کنند. اخیراً یک گروه به رهبری مایکل دیولدر از دانشگاه کمبریج در بریتانیا، یک کاتد برای باتری طراحی کرده‌اند که می‌تواند جایگزین سلول خورشیدی شده و باتری را بدون نیاز به یک منبع دریافت انرژی خارجی، شارژ کند.

پیشنهادی: سیستم باتری هوشمند چگونه کار می‌کند را مطالعه کنید.

منبع: مایکل دیولدر/دانشگاه کمبریج.سطح انرژی P3HT و اکسید گرافن می‌تواند باعث انتقال الکترون‌های تحریک‌شده به‌وسیله نور از نانوفیبرهای V2O5 به کلکتورهای (جمع کننده‌های) جریانی شود. از طرفی، حفره‌های جفت نشده ناشی از تابش نور به‌وسیله P3HT مسدود می‌شوند و در کاتد نوری تجمیع می‌گردند.
این ایده ازآنجا ناشی می‌شود که گروسکایت ها که در بسیاری از سلول‌های خورشیدی استفاده می‌شوند، اخیراً در باتری‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از مشکلاتی که در این حالت ایجاد می‌شود، بحث پایداری است. باتری‌های کنونی دارای بازده پایین هستند و قبل از ازدست دادن عمده عملکردشان، تنها قادر به کارکرد به اندازه 10 سیکل هستند. اکنون باید بررسی کرد که آیا می‌توان از مواد پایدارتر به‌منظور دستیابی به کارایی مشابه استفاده کرد یا خیر که این بررسی ما را به سمت باتری‌های زینک-یون سوق داد.
باتری‌های زینک یون به‌عنوان جایگزین ارزان و پیشرو برای باتری‌های لیتیوم یون معرفی شده‌اند. این باتری‌ها دارای چگالی انرژی کمتر بوده و نسبت به باتری‌های لیتیومی پایدارترند و می‌توانند با استفاده از الکترولیت‌های مایع کار کنند و از طرفی به‌طور قابل‌توجهی ارزان‌ترند و لذا برای استفاده در جوامع روستایی و خارج از شبکه اصلی، بسیار مناسب‌اند. همه در خصوص اهمیت دسترسی به آب تاز، غذا و اطلاعات مطلع‌اند اما درواقع انرژی و الکتریسیته نیز برای توسعه کشورها ضروری‌اند. این باتری‌های قابل شارژ با نور می‌توانند با کمبود انرژی مقابله کنند کما اینکه در حال حاضر در جوامع بین‌المللی در خصوص تست این تجهیزات در مزرعه‌های خورشیدی و به‌صورت واقعی، صحبت می‌شود.
به گفته سرنا کور که روی کارکرد نانومواد غیرآلی در باتری‌ها در دانشگاه شفیلد بریتانیا کار می‌کند، این پیشرفت هیجان‌انگیز، جذب و ذخیره انرژی در یک تجهیز به‌صورت هم‌زمان را فراهم می‌آورد. این طراحی هوشمندانه، جذب‌کننده‌های انرژی خورشیدی و ذخیره کننده شارژ روی کاتد را با هم ترکیب می‌کند و با استفاده از یک ساختار نانو که انتقال شارژ را بهبود می‌دهد، بازده جذب انرژی خورشیدی را بالاتر می‌برد.

منبع: مایکل دیولدر/دانشگاه کمبریج. عکس یک سلول باتری زینک یون در مقیاس بزرگ (100 سانتی‌متر مربع) با یک صفحه نوری 64 سانتی‌متر مربعی برای شارژ باتری
کاتدهای قابل شارژ با نور از ترکیب V2O5، P3HT (یک پلیمر نیمه‌رسانا) و اکسید گرافن کاهش یافته ساخته می‌شوند که محیطی برای استخراج آسان الکترون‌های برانگیخته را فراهم می‌کند.V2O5 اکثر طیف‌های نوری ناحیه مرئی را جذب می‌کند و الکترون‌ها را برانگیخته کرده و جفت حفره‌های الکترونی ایجاد می‌کند. سپس الکترون‌های برانگیخته بین مواد دیگر جابجا می‌شوند. این در حالی است که P3HT حرکت حفره‌ها را مسدود کرده و از ترکیب دوباره جلوگیری می‌کند. سپس این حفره‌ها یون‌های Zn را دفع کرده و آن‌ها را از کاتد خارج کرده و سیستم را شارژ می‌کنند. به گفته یی چون لو، محقق باتری‌ها در دانشگاه چینی شهر هنگ‌کنگ، شارژ مستقیم باتری‌ها بدون سلول‌های خورشیدی خارجی می‌تواند بازده کلی سیستم را افزایش داده و هزینه‌ها را کاهش دهد. جالب‌توجه است که این باتری‌های زینک-یونی می‌توانند به‌صورت گسترده در مزارع انرژی خورشیدی استفاده شده و کارایی خوبی از خود نشان دهند. اگرچه که تحقیقات آتی در خصوص مدیریت حرارت و طراحی ابعاد این باتری‌ها ضروری است. محققان در حال کار به‌منظور بهبود بازده و استفاده از این مواد در محیط‌های خارج از شبکه‌اند.

منابع

chemistryworld

آیا این مقاله برای شما مفید بود؟
بله
تقریبا
خیر
دسته بندی مبانی باتری
اشتراک گذاری

نوشته های مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

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

عضویت در خبرنامه

با عضویت در خبرنامه از آخرین پیشنهادها و تخفیف های ما زودتر از بقیه با خبر شوید!

نمادهای ما

logo-samandehi
سبد خرید

هیچ محصولی در سبد خرید نیست.

ورود به سایت