فرآیند مبتنی بر آب، محصول جانبی صنعت چوب را به نانوالیاف کربنی برای باتری‌های یون سدیم تبدیل می‌کند.

ویرایش شده توسط Swati Mestri، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

مطالعه جدیدی که توسط محققان دانشگاه لیمریک (UL) انجام شد، ماده باتری جدیدی را از یک محصول جانبی صنعت چوب تجدید پذیر شناسایی کرد که می تواند به کاهش وابستگی به مواد کمیاب و گران قیمت کمک کند.

این مطالعه که در Advanced Materials منتشر شده است، نشان می‌دهد که چگونه لیگنو سولفونات، یک ماده ضایعاتی که از صنایع خمیر و کاغذ به دست می‌آید، می‌تواند به نانوالیاف کربنی با کارایی بالا برای باتری‌های یون سدیم تبدیل شود.

از آنجایی که تقاضا برای باتری ها به دلیل گسترش وسایل نقلیه الکتریکی و فناوری های انرژی تجدیدپذیر همچنان در حال رشد است، دانشمندان به طور فزاینده ای به دنبال جایگزین های پایدار برای باتری های لیتیوم یونی هستند. سدیم یکی از فراوان‌ترین عناصر روی زمین است که باتری‌های یون سدیم را به گزینه‌ای امیدوارکننده برای ذخیره‌سازی انرژی در آینده تبدیل می‌کند.

محققان UL، با همکاری همکاران در دانشگاه والنسیا، یک فرآیند شیمی سبز ایجاد کردند که از آب به جای حلال‌های سمی برای تولید مواد باتری استفاده می‌کند. این فرآیند همچنین نیاز به چسب‌ها و مواد افزودنی مصنوعی را که معمولا در تولید باتری استفاده می‌شوند را از بین می‌برد.

Maurice N. Collins، استاد علم مواد در دانشکده مهندسی UL و سرپرست مواد پایدار و ارتجاعی در موسسه برنال، این مطالعه را رهبری کرد و گفت: "این تحقیق نشان می دهد که چگونه یک محصول جانبی کم استفاده از جنگلداری و صنایع کاغذ می تواند با استفاده از یک فرآیند ساده مبتنی بر آب به یک ماده باتری با ارزش تبدیل شود."

"یک پیشرفت کلیدی در این تحقیق کشف این بود که عملکرد ماده را می توان با کنترل ساختار آن در مقیاس نانو تنظیم کرد. با مهندسی دقیق نانوساختار ماده کربنی، ما توانستیم میزان کارآمدی ذخیره و رهاسازی یون های سدیم در طول شارژ و تخلیه را بهبود بخشیم."

اولین نویسنده این مقاله، جودیت میرالدا ژاله، دکترای. محققی در UL گفت: "این مطالعه نه تنها در مورد ایجاد یک ماده باتری جدید، بلکه در مورد درک علم پشت آن بود. با بررسی چگونگی تغییر شیمی و ساختار کربن در طول پردازش، به بینش هایی دست یافتیم که می تواند به طراحی مواد کارآمدتر و پایدارتر برای باتری های آینده کمک کند."

این تیم این ماده را با ترکیب لیگنوسولفونات با سایر مواد طبیعی مشتق شده برای ایجاد الیاف بسیار ظریف تولید کردند. سپس اینها به ساختارهای کربنی پیشرفته ای تبدیل شدند که به طور خاص برای کاربردهای ذخیره انرژی طراحی شده بودند.

فراتر از استفاده بالقوه آن در باتری ها، این تحقیق می تواند یک برنامه کاربردی جدید ارزشمند برای لیگنوسولفونات ایجاد کند، که در حال حاضر یک محصول جانبی صنعتی است که کمتر مورد استفاده قرار می گیرد.

Tadhg Kennedy، دانشیار، یکی از مدیران مرکز تحقیقات باتری AMPEiRE در دانشگاه لیمریک و یکی از نویسندگان این کار، افزود: «آنچه در مورد این تحقیق هیجان‌انگیز است این است که پایداری در هر مرحله از توسعه مواد گنجانده شده است.

ما با یک محصول فرعی صنعتی فراوان شروع می کنیم، آن را با استفاده از آب به جای حلال های آلی پردازش می کنیم و ساختار داخلی آن را برای بهبود ذخیره سدیم مهندسی می کنیم. این نشان می دهد که مواد باتری با کارایی بالا را می توان با در نظر گرفتن عملکرد الکتروشیمیایی و مسئولیت زیست محیطی طراحی کرد."

کالینز بر پتانسیل زیست محیطی این تحقیق تاکید کرد.

کالینز توضیح داد: «این کار نشان می‌دهد که چگونه می‌توان منابع تجدیدپذیر را به مواد با ارزش تبدیل کرد و در عین حال از توسعه یک اقتصاد دایره‌ای و پایدارتر و همچنین پتانسیل عظیم مواد پایدار برای پشتیبانی از نسل بعدی فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی حمایت کرد.»

Judith Miralda-Jalle و همکاران، یک مطالعه مکانیکی نانوالیاف کربنی مبتنی بر نانو الگوی زیستی مشتق شده از ترکیبات لیگنین قابل پردازش آب برای کاربردهای ذخیره انرژی پایدار، مواد پیشرفته (2026). DOI: 10.1002/adma.72508

سواتی مستری دارای مدرک لیسانس در مهندسی الکترونیک است و از سال 2019 به عنوان ویرایشگر محتوا کار کرده است. او ویرایش اسناد تحقیقاتی در زمینه فناوری، مراقبت های بهداشتی و علم مواد را تجربه کرده است و علاقه خاصی به فناوری و فضا دارد. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →