فرصت‌های جدید برای طراحی باتری‌های نوری و پیل سوختی
صنایع خودروسازی و سایر صنایع سخت در تلاشند تا عملکرد باتری‌های قابل شارژ و پیل‌های سوختی را بهبود بخشند.
اکنون، محققان ژاپنی به کشفی دست یافته‌اند که امکانات جدیدی را برای پایداری زیست‌محیطی آینده در این زمینه فراهم می‌کند.
در مطالعه‌ای که در Applied Materials Today (“انتقال اکسیژن القا شده توسط نور در کریستال پروسکایت دوگانه کبالت EuBaCo2O5.39”) منتشر شده است، محققان دانشگاه تسوکوبا نشان داده‌اند که نور فرابنفش می‌تواند انتقال یون اکسید را در یک کریستال پروسکایت در دمای اتاق تنظیم کند و با این کار، یک حوزه تحقیقاتی که قبلاً غیرقابل دسترس بود را معرفی کرده‌اند.
عملکرد الکترولیت‌های باتری و پیل سوختی به حرکت الکترون‌ها و یون‌ها در داخل الکترولیت بستگی دارد.
تعدیل حرکت یون‌های اکسید در داخل الکترولیت می‌تواند عملکرد باتری و پیل سوختی در آینده را افزایش دهد به عنوان مثال، با افزایش راندمان ذخیره و خروجی انرژی.
استفاده از نور برای تعدیل حرکت یون‌ها که منبع ورودی‌های انرژی ممکن را گسترش می‌دهد تا به امروز فقط برای یون‌های کوچک مانند پروتون‌ها نشان داده شده است.
غلبه بر این محدودیت حرکات یونی قابل دستیابی، چیزی است که محققان دانشگاه تسوکوبا قصد پرداختن به آن را داشتند.
پروفسور ماساکی هادا، یکی از نویسندگان ارشد این مطالعه، می‌گوید: «به‌طور سنتی، انتقال اتم‌ها و یون‌های سنگین در مواد حالت جامد چالش‌برانگیز بوده است.
ما در نظر داشتیم تا روشی آسان برای انجام این کار ابداع کنیم، به گونه‌ای که به‌طور یکپارچه با ورودی‌های انرژی پایدار ادغام شود.»
برای انجام این کار، محققان بر روی کریستال‌های پروسکایت دوگانه کبالت که مشابه مواد رایج در تحقیقات پیل سوختی هستند، تمرکز کردند.
آن‌ها دریافتند که تابش نور فرابنفش بر روی کریستال‌ها در دمای اتاق، یون‌های اکسید را بدون تخریب کریستال‌ها جابجا می‌کند، به این معنی که عملکرد کریستال‌ها حفظ می‌شود.
پروفسور هادا توضیح می‌دهد: «نتایج پراش الکترون، نتایج طیف‌سنجی و محاسبات مربوطه این تفسیر را تأیید کردند.
در انرژی تحویلی ۲ میلی‌ژول بر سانتی‌متر مربع، تقریباً ۶٪ از یون‌های اکسید در عرض چند پیکوثانیه دچار بی‌نظمی قابل توجهی در کریستال‌ها می‌شوند، بدون اینکه به کریستال آسیبی وارد شود.»
پیوندهای کبالت-اکسیژن معمولاً حرکت اکسید را به طور چشمگیری محدود می‌کنند، اما انتقال الکترون ناشی از نور فرابنفش می‌تواند این پیوندها را بشکند.
این امر حرکت یون اکسید را به گونه‌ای تسهیل می‌کند که به چندین حالت مربوط به ذخیره انرژی نور ورودی دسترسی پیدا می‌کند.
این نتایج کاربردهای متنوعی دارند. درک بیشتر از نحوه استفاده از نور برای دستکاری ساختارهای کریستالی مربوط به ذخیره انرژی، به گونه‌ای که به کریستال‌ها آسیب نرساند، امکانات جدیدی را در سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر در مقیاس تجاری به وجود خواهد آورد.
بیشتر بدانید:اتصال به امواج اقیانوس با یک نانوژنراتور انعطاف‌پذیر و جلبک‌مانند
تاریخ:1404/6/3
مهسا نعمتی
