اگرشما بخواهید یک خودرو برقی بخرید می توانید. «تسلاموتورز» یک شرکت مستقر درسن کارلوس کالیفرنیا یک خودرو اسپورت روباز برقی را به قیمت ۱۰۹ هزاردلار به شما می فروشد. باید اعتراف کرد ارزان نیست اما ارزشش را دارد. آن را شبانه به برق بزنید تا با هزینه ای معادل ۲۵ صدم یک لیتربنزین سوخت گیــری کند. خودروهای تسلا از باتری های لیتیوم ـ یون استاندارد استفاده می کنند. همانطور که هرمالک یک تلفن همراه یا کامپیوتر دستی میداند این باتری ها مدتی طول می کشد تا شارژ شوند. اگر شما ۶۸۳۱ دانه از آن را به کارگیرید، کاری که خودروهای تسلا می کنند این زمان طولانی می شود. که اگر شما یک سفر طولانی را روز بعد در برنامه نداشته باشید مانعی ندارد، چون یک شارژ کامل شما را حدود ۳۵۰ کیلومتر می برد اما اگر کسی بخواهد به سرعت مثلا از پاریس به کن برود و در نتیجه نیاز داشته باشد در میان راه دوباره سوخت گیری کند، ممکن است از کارش بماند. «گربراندسدر» و «بایکونگ دوکانک» از مؤسسه تکنولوژی ماسوچوست امیدوارند این وضع را تغییردهند و به این ترتیب خودرو برقی را از یک اسباب بازی به یک وسیله نقلیه معمولی تبدیل کنند. آنها دراین شماره نیچر جزییات فنی باتری جدید را که اگر همه چیزخوب پیش برود، ثابت خواهد کرد خواستن توانستن است، چاپ کردند. دو راه برای ذخیره کردن انرژی الکتریکی دریک سیستم شیمیایی وجود دارد: یکی باتری استاندارد است که همه مواد الکترود درآن به عنوان یک وسیله ذخیره کردن انرژی عمل می کنند. این اجازه می دهد مقدارزیادی انرژی ذخیره شود. اما دست یافتن به آن را نسبتاً دشوارمی سازد و بنابراین پخش یا سرجای خود برگرداندن آن می تواند آهسته صورت گیــرد کـه این کارانرژی را تنها درسطح الکترود ذخیره می سازد. این وسیله انرژی را به سرعت ذخیره و تخلیه می کند، اما نمی تواند انرژی زیادی را نگه دارد. بنابراین جایزه بزرگ این باتری برای جهان ماده ای است که می تواند انرژی فراوانی را ذخیره و به سرعت تخلیه کند. دکترسدر و آقای کانک فکرمی کنند به آن دست یافته اند. باتری های لیتیوم ـ یون همانطورکه نام شان نشان میدهد با حرکت لیتیوم ها (که یک بار مثبت الکتریکی را حمل می کنند) همراه با الکترون ها (که حامل یک بار منفی الکتریکی هستند) حرکت می کنند. الکترون ها کوچک و قابل جابجایی هستنـــد اما یون ها خیلی بزرگتروکم سرعت ترمی باشند. در یک باتری استاندارد لیتیوم، یون یک الکترود از ماده ای مانند فسفات لیتیوم آهن و الکترود دیگر از سرب سیاه ساخته شده است. یون ها ازطریق الکترولیت واسطه از سرب سیاه به فسفات منتقل می شوند، درحالیکه الکترون ها این سفر را از طریق یک شبکه خارجی که به آنها اجازه می دهد کار مفید انجام دهند می کنند. وقتی باتری دوباره شارژ شد آنها ازجهت مخالف وارد می شوند. دراین جا سرعتی که یون ها می توانند با آن وارد یا از الکترودها خارج شوند تعیین کننده این است که یک باتری چقدر سریع می تواند شارژ و تخلیه شود. سرب سیاه یک ساختار باز دارد و به آسانی می شود درآن نفوذ کرد. اما درمورد فسفات لیتیوم ـ یون و سایر موارد مشابه، ساختار بلوری آن ها ورود و خروج را تنها از یک جهت ممکن می سازد واین راه بندانی ایجادمی کند که حرکت یون ها را به طرف پایین اجازه می دهد. کاری که دکترسدر وآقای کانک کرده اند این است که الکترودهایی خلق کرده اند که از دوماده متفاوت ساخته شده اند که یکی ازآنهابرای ذخیره کردن یون ها خوب است، درحالیکه دیگری برای هدایت آنها مفیدمی باشد. این دوماده در یک کره بسیارکوچک کمتراز ۵۰ میلیارد یوم طول یک متر جای گرفته اند و هسته هریک از دو کره یک بلورفسفات لیتیوم یون است. این کریستال به عنوان ماده یک باتری استاندارد عمل می کند. اما سطح آن از یک فسفات لیتیوم شیشه ای (به عبارت دیگر غیرکریستال) ساخته شده است. این شیشه فسفات لیتیوم برای هدایت یون های لیتیوم خوب است، اما نمی تواند درحقیقت مقدار زیادی ازآنها را ذخیره کند. ازاینرو به عنوان وسیله ای بزرگ عمل می کند که برق را برای مدت کوتاهی درخود ذخیره می سازد. نتیجه این خواهد بود که هریونی که وارد یک گوی شود به سرعت بوسیله این وسیله بزرگ درسطح هدایت می شود تا زمانی که محل درست را برای ورود فاز باتری به سیم کابل پیدا کند، یا اگر باتری مورد بحث درحال شارژ شدن است برعکس عمل کند. اما نکته مهم این است که این گوی ها چگونه ساخته می شوند. آنها از یک حالت ذوب به یک حالت بلوری درآمده اند که فاقد فسفات آهن لیتیوم خالص کافی است، درنتیجه با سرد شدن ماده مذاب مقدار بیشتری از آن نمی تواند بوجودآید. از این لحظه به بعد این گوی درحال رشد صرفاً فسفات لیتیوم است و با دستکاری در شرایط آن، پژوهشگران موفق شدند روکش را به جای بلوری، شیشه مانند بسازند. نتیجه این کار یک ماده بود که وقتی در باتری های آزمایشگاهی مورد آزمایش قرار گرفت توانست ظرف چند ثانیه شارژ وتخلیه شود، بنابراین درآینده دیگر نیازی نیست که تعطیلات آخرهفته درجنوب فرانسه با تمام شدن بنزین قطع شود. مترجم: فریدون دولتشاهی منبع: اکونومیست روزنامه اطلاعات ( www.ettelaat.com )

نظرات شما عزیزان: