استفاده از توری فولادی اسقاطی در ساخت باتری
محققان چینی با استفاده از فناوری جدیدی توانسته اند از تورهای فولادی زنگ زده غیر قابل استفاده، به عنوان الکترود در باتری های پتاسیم یونی استفاده کنند. باتری های ایجاد شده به وسیله این روش انعطاف پذیر هستند و ساخت آن ها نیز هزینه کمی دارد.
تورهای فولادی معمولا به عنوان فیلتر یا مانع در مراکز تصفیه فاضلاب و یا مسیرهایی که در تونل ها و معادن برای تهویه هوا ایجاد می شوند، مورد استفاده قرار می گیرند؛ اما این تورها پس از گذشت مدتی زنگ می زنند و ضعیف می شوند. این تورها معمولا پس از چند سال استفاده دور انداخته می شوند؛ اما محققان چینی به فناوری جدیدی دست یافته اند که با استفاده از آن می توانند از این تورهای زنگ زده فولادی به عنوان الکترود در باتری های پتاسیم یونی استفاده کنند.
امروزه باتری های لیتیوم یونی استفاده زیادی دارند؛ اما این باتری ها معایب زیادی دارند؛ مثلا ظرفیت ذخیره سازی انرژی این باتری ها پس از گذشت مدت زمان مشخصی کاهش میابد؛ مخصوصا اگر در مکان سردی قرار نداشته باشند. در ضمن خطر انفجار این باتری ها بسیار زیاد است و هزینه ساخت آن ها نسبت به باتری های سدیم یونی و پتاسیم یونی نیز بیشتر است.
همانطور که گفتیم هزینه ساخت باتری های سدیم یونی و پتاسیم یونی نسبت به باتری های لیتیوم یونی کمتر است و عملکرد این باتری ها در ذخیره سازی انرژی نیز پایدارتر است؛ اما ساخت این باتری ها هم مشکلات خاص خود را دارد؛ به عنوان مثال یون های پتاسیم واقعا بزرگ هستند و حرکت عقب و جلوی آن ها بین الکترودها، باعث خوردگی و زوال الکترودها می شود
دانشمندان چینی با دستیابی به یک فناوری جدید، هم توانسته اند مشکل یون های بزرگ پتاسیم در باتری های پتاسیم یونی را برطرف کنند و هم توانسته اند از حجم عظیمی از تورهای فولادی غیر قابل استفاده، استفاده بهینه ای داشته باشند.
محققان در ابتدای کار، تورهای فلزی را در محلول پتاسیم فروسیانید فرو می برند. این محلول در باغبانی، تهیه نوشیدنی و جلوگیری از گلوله گلوله شدن نمک مورد استفاده قرار می گیرد. پس از آنکه توری فولادی در آب فرو برده شد، یون های آهن، نیکل و کروم باعث می شوند زنگ زدگی ها از روی سطح توری ها جدا شوند و با پیوستن به یون های فروسیانید، عنصری به نام نیل فرنگی تشکیل دهند. نمک پیچیده که در مواردی همچون نقاشی، رنگ آمیزی و ساخت قطعات مختلف دستگاه ها مورد استفاده قرار می گیرد، باعث ایجاد مکعب های کوچکی در مقیاس نانو بر روی سطح توری های فلزی می شود. این مکعب های نانو می توانند مکان مناسبی برای قرارگیری یون های پتاسیم که در بین الکترودها حرکت می کنند، باشد.
در مرحله بعدی تورهای فولادی آبی رنگ در محلول اکسید گرافن فرو برده می شوند. این کار از یک سو مانع تجمع عنصر نیل فرنگی می شود و از سوی دیگر باعث تقویت رسانایی جریان الکتریسیته توسط الکترودها می شود.
محققان باتری های ساعتی (باتری های دایره ای شکل) ساخته شده با این تکنیک را مورد آزمایش قرار دادند و متوجه شدند که این باتری از نظر ظرفیت، ولتاژ تخلیه شارژ، تعداد دفعات شارژ و دشارژ شدن و پایداری در سطح واقعا خوبی قرار دارد. ساخت الکترود با استفاده از این روش هزینه کمی دارد و به دلیل اینکه انعطاف پذیر و فاقد پیوند است، می تواند در باتری های مورد استفاده در وسایل انعطاف پذیر، به کار گرفته شوند.
این فناوری باعث می شود باتری های پتاسیم یونی همانند باتری هایی که در ساخت آن ها از یون آلومینیوم، یون سدیم، پیریت آهن، لیتیوم اکسیژن و لیتیوم گوگرد استفاده می شود، بتوانند جایگزینی برای باتری های لیتیوم یونی باشند.
