باتری آلومینیوم، هوا چیست و چگونه کار می نماید؟ - وبلاگ کاتالوگ و بروشور

به گزارش وبلاگ کاتالوگ و بروشور، روز به روز اتومبیل های برقی با استقبال بیشتری روبرو می شوند اما در این میان بعضی کاربران نگران دوام باتری های لیتیوم-یون موجود در این خودرو ها هستند. به همین دلیل در حال حاضر مبالغ هنگفتی برای توسعه باتری های تازه هزینه می گردد. یکی از این فناوری ها، باتری آلومینیوم-هوا است که مزایای جذابی برای خودرو های برقی ارائه می نماید. اما آیا واقعا این باتری ها کاربردی هستند یا اینکه صرفا هیاهوی زیاد بر سر هیچ محسوب می شوند؟

باتری آلومینیوم-هوا چیست؟

خودرو های برقی اهمیت بسیار زیادی پیدا نموده اند زیرا مزایای قابل توجهی به ارمغان می آورند. اما همانطور که گفتیم، نگرانی بابت امنیت و عمر باتری های لیتیوم-یونی تا حدی جلوی رشد بازار این خودروها را گرفته است. با وجود اینکه در سال های اخیر باتری های لیتیوم-یونی به طور قابل توجهی بهبود یافته اند، اما در نهایت خودرو های مبتنی بر این باتری ها با هر بار شارژ می توانند تا حدود 650 کیلومتر حرکت نمایند.

از جمله مهم ترین ضعف های خودرو های برقی همین نحوه شارژ کردن آن ها است که معمولا زمان زیادی طول می کشد و به همین دلیل برای سفر چالش های زیادی را ایجاد می نمایند. اما باتری های آلومینیوم-هوا به علت اینکه احتیاجی به شارژ شدن ندارند، می توانند بسیاری از این مسائل را رفع نمایند.

مفهوم این باتری ها به دهه 1960 برمی گردد. اما در آن موقع به علت اینکه الکترولیت استفاده شده خطرناک و سمی بود، امکان استفاده تجاری از این باتری وجود نداشت. اما در سال 2001، ترور جکسن، یک افسر مهندسی نیروی دریایی بریتانیا، تصمیم گرفت این باتری ها را برای استفاده تجاری ایمن کند.

باتری آلومینیوم-هوا چگونه کار می نماید؟

باتری های فعلی اتومبیل های برقی دارای دو الکترود، یک کاتد و یک آند هستند که از مواد مختلف ساخته شده اند و یک الکترولیت در بین آنها وجود دارد. هنگامی که از باتری استفاده می گردد، یون ها از آند به وسیله الکترولیت به کاتد جریان می یابند. در حین شارژ، یون ها برعکس به سمت آند جریان پیدا می نمایند.

باتری های آلومینیوم-هوا مانند پیل سوختی عمل می نماید. به طور معین برای آند از آلومینیوم و برای کاتد از اکسیژن استفاده می گردد. در نتیجه این نوع باتری ها چگالی انرژی بسیار بالاتری ارائه می دهند. آند با اکسید شدن آلومینیوم الکترون ها را آزاد می نماید و در حالی که کاتد اکسیژن را کاهش می دهد، الکترون های بیشتری آزاد می شوند و در نتیجه انرژی الکتریکی فراوری می گردد. در نهایت یک پودر سفید روی آند تشکیل می گردد.

مزایا و معایب باتری های آلومینیوم-هوا

آلومینیوم سومین منبع طبیعی رایج در پوسته زمین است و فراوان ترین فلز محسوب می گردد؛ به همین دلیل تا سال های زیادی با مشکل کمبود این فلز روبرو نخواهیم شد. آلومینیوم یک فلز نرم به شمار میرود و برخلاف لیتیوم پایدار است. بعلاوه باید به مقرون به صرفه بودن آن، آلودگی کمتر برای محیط زیست، سمی نبودن و قابلیت بازیافتی بالای آن اشاره کنیم.

همانطور که کمی پیش تر گفتیم، این نوع باتری قابل شارژ نیست. بعلاوه با توجه به اینکه فلز نقره نقش مهمی در این باتری ایفا می نماید، هزینه های فراوری باتری آلومینیوم-هوا تا حد زیادی تحت تاثیر قیمت نقره قرار گرفته است.

مسائل باتری های لیتیوم-یون

باتری های لیتیوم-یون از مواد لیتیوم، نیکل و کبالت استفاده می نمایند که همگی فلزات کمیابی هستند و فقط در نقاط خاصی از دنیا یافت می شوند. در حال حاضر خودروهای برقی فقط 6 درصد از بازار اتومبیل ها را تشکیل می دهند و همین حالا هم حجم زیادی از این فلزات استخراج می گردد. بنابراین اگر سهم بازار این خودرو ها به حدود 50 یا حتی بالاتر برسد، مطمئنا در این زمینه چالش های بیشتری به وجود می آید. از دیگر معایب این نوع باتری ها می توانیم به قیمت بالا، ناپایداری لیتیوم و اثرات منفی گسترده بر محیط زیست اشاره کنیم.

تعویض باتری در برابر شارژ کردن

با توجه به اینکه باتری های آلومینیوم-هوا قابل شارژ نیستند و باید تعویض شوند، باید به مزایا و معایب تعویض در برابر شارژ کردن بپردازیم. بعضی شرکت ها تخمین زده اند که کل فرایند تعویض باتری آلومینیوم-هوا یک اتومبیل فقط حدود 3 دقیقه طول می کشد. گفته می گردد باتری های آلومینیوم-هوا می توانند برای حدود 8700 کیلومتر دوام بیاورند.

اما سوال اصلی اینجاست که چرا یک خریدار باید تعویض باتری را به شارژ کردن آن ترجیح دهد. اول از همه باید به دوام بسیار بالاتر باتری های آلومینیوم-هوا اشاره کنیم. این یعنی کاربران بعد از مدت ها استفاده از ماشین، به تعویض آن احتیاج پیدا می نمایند. بعلاوه در نهایت هزینه تعویض این باتری ها بسیار پایین خواهد بود و در نتیجه جذابیت آن ها دوچندان می گردد.

آیا باتری های آلومینیوم-هوا فراگیر می شوند؟

همین حالا هم امکان استفاده از این باتری ها برای اتومبیل های برقی وجود دارد. اما هنوز گزینه محبوبی محسوب نمی گردد ولی تا آن موقع، می توانند به عنوان باتری های یدکی برای باتری های لیتیوم-یون مورد استفاده قرار بگیرند تا اگر میان راه شارژ باتری به اتمام رسید، از این باتری یدکی برای ادامه راستا استفاده گردد.

در نهایت این تکنولوژی ها دست خریداران اتومبیل های الکتریکی را بازتر می نمایند و این موضوع به نفع تمام افراد است. به لطف همین نوآوری ها، در آینده نزدیک شاهد فراگیری بیش از پیش خودروهای برقی خواهیم بود.

منبع: MakeUseOf