باتری‌های روی-هوا به عنوان راه‌حل ذخیره‌سازی انرژی پایدار ظهور می‌کنند

شهر های آینده را تصور کنید: خودروهای الکتریکی ساکت که در خیابان ها حرکت می کنند، سقف هایی که با پنل های خورشیدی درخشان هستند، و هواپیماهای بدون سرنشین که در بین ساختمان ها مانند زنبورهای کارگر در حال تحویل بسته ها هستند.اين چشم انداز فقط به تخیل متکي نيست، اما در تکنولوژی ذخیره سازی انرژی انقلابی.

در حالی که باتری های لیتیوم یون دستگاه های فعلی ما را برق می دهند، با محدودیت هایی مواجه هستند از جمله منابع لیتیوم محدود، هزینه های بالا و نگرانی های ایمنی.اقتصادی تر، و راه حل پایدار؟

باتری های روی-هوا از طریق واکنش شیمیایی بین روی و اکسیژن از هوای محیط برق تولید می کنند. اجزای اصلی آنها ساده هستند: یک الکترود منفی روی و یک الکترود مثبت هوا.وقتی روی با اکسیژن واکنش نشان می دهد، الکترون ها بین الکترودها جریان پیدا می کنند.

مزیت این فناوری در چگالی انرژی استثنایی آن است - که احتمالاً 5-10 برابر بیشتر از باتری های لیتیوم یون است.این ناشی از استفاده از اکسیژن جوی است به جای حمل اکسید کننده های سنگین در داخل، شبيه تنفس هواي کوهستان به جاي حمل تانک هاي اکسيژن

مزایای اضافی شامل:

• امنیت بیشتر:ثبات ذاتی روی از انفجار یا آتش هنگام مدار کوتاه یا شارژ بیش از حد جلوگیری می کند
• بهره وری هزینه:روی یکی از فراوانی ترین فلزات روی زمین قرار دارد و هزینه های تولید را پایین نگه می دارد
• پایداری زیست محیطی:کاملا قابل بازیافت بدون تولیدات جانبی مضر در طول کار

باتری های زنک-هوا در حال حاضر دستگاه های کوچکی مانند سمعک ها و ساعت ها را تقویت می کنند، اما این نسخه های یکبار مصرفی تنها نوپای تکنولوژی را نشان می دهند.تحول واقعی از باتری های بازپرداخت زینک-هوا که قادر به:

• امکان حمل وسایل نقلیه الکتریکی با محدوده چندصد مایل از طریق شارژ چند دقیقه ای
• ذخیره سازی مقادیر زیادی از انرژی های تجدید پذیر برای ثبات شبکه
• نیروی هواپیماهای بدون سرنشین پرواز طولانی مدت برای برنامه های تحویل و نظارت

توسعه تکنولوژی با موانع قابل توجهی روبرو است، به ویژه در توسعه الکترولیت. یک الکترولیت ایده آل باید همزمان:

• پشتیبانی از چرخه فلز روی طولانی مدت بدون تشکیل دندریت
• تسهیل واکنش اکسیژن کارآمد در الکترود مثبت

پیشرفت های اخیر شامل الکترولیت های غیر آبی است که سازگاری استثنایی روی و بهبود عمر چرخه را نشان می دهد.سیستم های آزمایش پیشرفته اکنون به محققان اجازه می دهد صدها نمونه اولیه باتری را به طور همزمان ارزیابی کنند، تسریع بهینه سازی.

مشارکت های صنعتی در حال بررسی باتری های روی هوا با استفاده از گرافین هستند، که از رسانایی برتر این ماده و قدرت مکانیکی آن استفاده می کنند.در حالی که چالش ها باقی می مانند - از جمله تشکیل زنک دندریت و ثبات کاتالیزور اکسیژن - پتانسیل این فناوری برای تغییر شکل ذخیره انرژی همچنان در حال رشد است.

با پیشرفت تحقیقات، باتری های روی-هوا ممکن است به زودی از پیشرفت های آزمایشگاهی به انرژی پایدار آینده ما تبدیل شوند،و جایگزین های کارآمدتر برای راه حل های ذخیره سازی انرژی معمولی.