تکنولوژی
راز روغن اسطوخودوس: باتری‌های سدیم-گوگرد با ۸۰٪ کارایی پس از ۱۵۰۰ استفاده
پژوهشگران موسسه ماکس پلانک ماده‌ای نوآورانه از لینالول، جزء اصلی روغن اسطوخودوس، با ترکیب گوگرد توسعه داده‌اند که می‌تواند دوام و کارایی باتری‌های سدیم-گوگرد را بهبود بخشد. این پیشرفت به منظور ذخیره‌سازی موثرتر برق تولید شده از منابع تجدیدپذیر مانند باد و خورشید است. استفاده از روغن اسطوخودوس به طور خاص به مشکل شاتلینگ گوگرد در این باتری‌ها کمک می‌کند که عملکرد باتری را بهبود می‌بخشد.
در یک پیشرفت نویدبخش برای ذخیره‌سازی انرژی تجدیدپذیر، پژوهشگران در موسسه ماکس پلانک از کلوییدها و رابط‌ها مواد نوآورانه‌ای را از لینالول - یک جزء ضروری از روغن اسطوخودوس - با ترکیب گوگرد توسعه داده‌اند. این ترکیب جدید هدف بهبود عمده در دوام و کارایی باتری‌های سدیم-گوگرد را دارد که راهبری به سمت ذخیره‌سازی موثرتر برق حاصل از منابع تجدیدپذیر مانند باد و انرژی خورشیدی خواهد بود. چالش ذخیره‌سازی برق اضافی زمانی که به صورت فوری مورد نیاز نیست، یکی از موانع حیاتی در انتقال جهانی به انرژی پایدار است. باتری‌های مقیاس بزرگ برای رسیدگی به این موضوع ضروری هستند و باتری‌های سدیم-گوگرد به دلیل مزایای گوناگون به عنوان یک راه‌حل قابل قبول پدید آمده‌اند. مقایسه با باتری‌های لیتیم-یون متعارف، باتری‌های سدیم-گوگرد بر مواد موجودی بیشتر مانند سدیم و گوگرد تکیه دارند که به راحتی در دسترس هستند و تاثیر محیطی کمتری دارند. لیتیم و کبالت، که اجزای کلیدی در فناوری لیتیم-یون هستند، اغلب شامل فرآیندهای استخراج مضر و منجر به ناپایداری اجتماعی و سیاسی می‌شوند. علی‌رغم مزایای خود، باتری‌های سدیم-گوگرد محدودیت‌های ذاتی دارند که شامل تراکم انرژی کمتر نسبت به وزن خود و کاهش طول عمر است. با این حال، گروه پژوهشی در موسسه ماکس پلانک امیدهای خود را به روغن اسطوخودوس یافته‌اند. استفاده از لینالول ماده نانوساختار منحصر به فردی ایجاد کرده که به یکی از مسائل اصلی مزاحم کننده باتری‌های سدیم-گوگرد، شاتلینگ گوگرد، می‌پردازد. این پدیده زمانی رخ می‌دهد که پلی‌سولفیدها که در کاتد باتری ایجاد شده‌اند، به آند مهاجرت کرده و به واکنش‌هایی منجر می‌شوند که عملکرد باتری را در طول زمان تضعیف می‌کنند. یوگنی سناکوس، که نقش محوری در بررسی جایگزین‌های باتری‌های لیتیم در این موسسه دارد، روش‌شناسی نوآورانه آنها را توضیح داد. "ما پلی‌سولفیدها را در ماده نانوکربن محصور می‌کنیم که ساختار را پایدار و متراکم می‌کند و این امکان را به ما می‌دهد تا باتری‌هایی را توسعه دهیم که هم دوام بیشتری دارند و هم تراکم انرژی بالاتری نسبت به گزینه‌های موجود سدیم-گوگرد دارند." این تیم پژوهشی به اثربخشی ماده جدید کربن-گوگرد اشاره دارد که دارای نانوحفره‌هایی است که تقریباً ۱۰۰ هزار برابر باریک‌تر از موی انسان هستند. این حفره‌های کوچک به طور موثر پلی‌سولفیدهای حجیم را به دام می‌اندازند و در عین حال اجازه می‌دهند یون‌های سدیم - که برای فرآیند شارژ و تخلیه باتری حیاتی است - به‌صورت آزادانه جریان یابند. نتیجه این است که آزمون‌های اولیه نشان داده باتری‌های بهبود یافته بیش از ۸۰ درصد از ظرفیت شارژ اصلی خود را پس از ۱۵۰۰ چرخه استفاده حفظ می‌کنند. علاوه بر این، نانوظروف کربنی طول عمر باتری را افزایش داده و ظرفیت ذخیره‌سازی آن را تقویت می‌کنند. با وجود گوگردی که به‌طور کامل در ساختار قفس‌مانند محصور شده است، تقریباً به‌طور کامل برای واکنش‌های شیمیایی در دسترس باقی می‌ماند و به باتری‌ها اجازه می‌دهد تا خروجی‌های چشمگیری بیش از ۶۰۰ وات‌ساعت بر کیلوگرم ایجاد کنند. پائولو جیوستو، رهبر گروه در موسسه ماکس پلانک از کلوییدها و رابط‌ها، اشتیاق خود را برای پتانسیل این پژوهش ابراز کرد. "با بهره‌گیری خلاقانه از منابع طبیعی، ما راه‌حل‌های نوآورانه‌ای برای چالش‌های متعدد که توسط انتقال انرژی مطرح شده‌اند را آشکار می‌کنیم. من معتقدم توسعه ما در سال‌های آینده توجهات زیادی را جلب خواهد کرد و انتقال عملی این فناوری از آزمایشگاه به کاربردهای واقعی را تسهیل خواهد کرد." با توجه به اینکه جهان به طور فزاینده‌ای به سمت منابع انرژی تجدیدپذیر می‌چرخد، پیشرفت‌هایی مانند آنها در موسسه ماکس پلانک ممکن است در غلبه بر موانع مربوط به ذخیره‌سازی انرژی حیاتی بوده و به آینده‌ای پایدارتری در زمینه انرژی کمک کنند.
