خب، بیا با هم یه خبر جذاب دنیای تکنولوژی رو بررسی کنیم که مخصوصاً برای کسایی که عاشق ماشینای برقی هستن کلی هیجان‌انگیز میشه! دیگه همه می‌دونیم که الان بیشتر ماشینای برقی از باتری‌های لیتیوم-یونی استفاده می‌کنن (لیتیوم-یون یعنی همون باتری‌هایی که تو گوشی و لپ‌تاپ و… هست)، ولی یه مشکل بزرگ دارن: هم سنگینن، هم به مرور زمان زود خراب میشن و کاراییشون کم میشه.
حالا یه تیم دانشمند از موسسه علوم توکیو تو ژاپن، دست به یه کشف خفن زدن: اونا موفق شدن یه باتری جدید بسازن که با هیدروژن کار می‌کنه و کلی قابلیت خوب داره! باتری جدیدشون از منیزیم هیدرید (MgH2) برای آند استفاده می‌کنه و کاتد هم گاز هیدروژنه. تازه الکترولیت این باتری، جامده و ساختار بلوری داره. (آند و کاتد یعنی همون دو قطب مثبت و منفی باتری. الکترولیت هم مایعی یا جامدی هست که بین آند و کاتده و یون‌ها می‌تونن ازش رد بشن).
تا قبل از این، باتری‌های هیدروژنی حالت جامد باید تو دمای خیلی بالا، چیزی بین ۳۰۰ تا ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد (یا اگه بخوای بر حسب فارنهایت بدونی، ۵۷۲ تا ۷۵۲ درجه!) کار می‌کردن. ولی باتری جدید ژاپنیا تو دمای فقط ۹۰ درجه سانتی‌گراد (۱۹۴ درجه فارنهایت) کار می‌کنه؛ یعنی تقریباً نزدیک نقطه‌جوش آب! اگه یادت باشه، جوش اومدن آب ۱۰۰ درجه سانتی‌گراده؛ پس این خیلی خفن‌تر و عملی‌تره.
خود پروفسور تاکاشی هیروسه، کسی که رهبری تحقیق رو برعهده داشته، می‌گه: «ویژگی‌هایی که تو باتری هیدروژنیمون داریم قبلاً اصلاً با روش‌های معمولی و الکترولیت مایع ممکن نبود و حالا راه رو برای ذخیره‌سازی موثر هیدروژن باز کردیم.» (ذخیره‌سازی موثر یعنی نتیجه بهتر تو فضای کمتر و با امنیت بیشتر!)
حالا چجوری کار می‌کنه؟ خیلی خلاصه اگه بخوام توضیح بدم، تو این باتری به جای اون یون‌های مثبت که تو باتری لیتیوم-یونی حرکت می‌کنن، این دفعه یون هیدرید (یعنی H-، یه یون هیدروژنی با بار منفی) بین آند و کاتد جابجا میشه. برق‌دهی هم شبیه همونه: هیدروژن تو کاتد بر اثر واکنش شیمیایی به یون تبدیل میشه و این یون‌ها از درون ساختار بلوری الکترولیت به سمت منیزیم تو آند حرکت می‌کنن و اونجا واکنش انجام میشه، برق تولید میشه و جریان راه می‌افته.
جالب‌ترش اینکه وقتی شارژش می‌کنی، دقیقاً همچین روندی به صورت برعکس اتفاق می‌افته! یه منبع برق میاد و دوباره یون‌های هیدرید تو ساختار باتری شروع به حرکت برعکس می‌کنن تا دوباره هیدروژن تو باتری ذخیره بشه. (وقتی از روند “شارژ و دشارژ” می‌گیم، دقیقا منظورمون همینه: باتری انرژی میگیره و ذخیره می‌کنه یا برعکس انرژی آزاد می‌کنه.)
این باتری جدید تو هر گرمش می‌تونه ۲۰۳۰ میلی‌آمپر ساعت برق ذخیره کنه! بذار مقایسه کنیم: باتریای لیتیوم-یونی معمولاً فقط بین ۱۵۴ تا ۲۰۳ میلی‌آمپر ساعت به ازای هر گرم ظرفیت دارن. حتی بهترین گوشی‌های دنیا رو هم نگاه کنی، کل باتریاشون مجموعاً ۵۰۰۰ میلی‌آمپر ساعت ظرفیت داره. پس این یعنی ذخیره‌سازی به شدت بیشتر با حجم کمتر!
البته واقعیتش اینه که فعلاً دمای کاری این باتری یه کم از فضای مصرف روزانه مثل گوشی و لپ‌تاپ بالاتره (۹۰ درجه سانتی‌گراد هنوز باید یکم بیشتر کنترل بشه)، ولی برای ماشینای برقی و ذخیره‌سازی انرژی روی مقیاس بزرگ ایده‌آله. باتری لیتیوم-یونی سنگینه و به خاطر فرسایش، عمر و راندمانش تو طول زمان پایین میاد. ولی اگه این تکنولوژی جا بیافته، می‌تونیم خودروهایی داشته باشیم با باتری‌هایی سبک‌تر، با طول عمر خیلی بیشتر و قابلیت شارژ مختلف.
فاز جالبش اینه که این باتری جدید مجبور نیست با فشارهای خیلی بالا یا سرمای شدید هیدروژن رو نگه داره، که معضل اصلی باتری های هیدروژنی قبلی بوده. این یعنی دوباره شدن ذخیره‌سازی هیدروژن ایمن و کاربردی برای انرژی‌های سبز (انرژی سبز یعنی سوخت‌هایی که کربن دی‌اکسید و آلودگی تو هوا پخش نمی‌کنن). سوخت هیدروژنی مدت‌هاست به عنوان آینده انرژی معرفی میشه، اما ذخیره و تولیدش خیلی چالش‌زاست. این پیشرفت اگه تو مقیاس بزرگ عملی بشه، می‌تونه هیدروژن رو به عنوان سوخت آینده واقعاً تثبیت کنه.
پس خلاصه بگم: باتری هیدروژنی با ساختار جدید، علاوه‌بر اینکه چهار برابر سردتر (از لحاظ دمای کاری) از نسل قبلشه، تراکم انرژی بیشتری هم داره و می‌تونه ماشینای برقی رو حسابی از زیر سلطه باتری‌های لیتیوم-یونی دربیاره. آینده باتری و انرژی‌های پاک، حسابی هیجان‌انگیز شده!
منبع: +
