🔺 تبدیل ضایعات چوب به باتری‌های نسل جدید: تولید پایدار نانوالیاف کربنی با آب

🔹 با افزایش تقاضای جهانی برای خودروهای الکتریکی و ذخیره‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر، چالش کمبود منابع لیتیوم به یکی از بزرگ‌ترین دغدغه‌های مهندسان تبدیل شده است. اکنون دانشمندان دانشگاه لیمریک در ایرلند با همکاری دانشگاه والنسیا، روشی نوین ابداع کرده‌اند که می‌تواند پسماندهای بی‌مصرف صنایع کاغذ و چوب را به الکترودهایی کارآمد برای باتری‌های سدیم-یون تبدیل کند.

❕ چرا باتری‌های سدیم-یون به جایگزینی حیاتی برای لیتیوم تبدیل شده‌اند؟
لیتیوم ماده‌ای کمیاب و استخراج آن از نظر زیست‌محیطی هزینه‌بر و پرخطر است. در مقابل، سدیم یکی از فراوان‌ترین عناصر روی کره زمین محسوب می‌شود که می‌توان آن را به سادگی حتی از نمک دریا استخراج کرد. باتری‌های سدیم-یون، با وجود چگالی انرژی اندکی پایین‌تر، به دلیل ایمنی بالاتر، هزینه بسیار کمتر و دسترسی نامحدود به مواد اولیه، بهترین گزینه برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی خورشیدی، بادی و خودروهای اقتصادی به شمار می‌روند.

🔹 در این پژوهش که در ژورنال معتبر Advanced Materials به چاپ رسیده است، محققان موفق شدند ماده‌ای به نام لیگنوسولفونات را که سالانه به عنوان پسماند زائد کارخانه‌های چوب و کاغذ دفن یا سوزانده می‌شود، به نانوالیاف کربنی مهندسی‌شده تبدیل کنند. این نانوالیاف با ساختار توخالی و اختصاصی خود، عملکرد شگفت‌انگیزی در ذخیره و رهایش سریع یون‌های سدیم از خود نشان داده‌اند.

❕ انقلاب در شیمی سبز: تولید نانومواد باتری بدون حلال‌های سمی
در روش‌های سنتی ساخت نانوالیاف کربنی، از حلال‌های آلی فرار، سمی و چسب‌های شیمیایی خطرناک استفاده می‌شود. نوآوری کلیدی این پژوهش، توسعه فرآیندی کاملاً مبتنی بر آب است. محققان با ترکیب لیگنوسولفونات با مواد طبیعی مانند ژلاتین و آلژینات، نوعی داربست زیستی طراحی کردند که در مراحل حرارتی بدون به جا گذاشتن پسماند سمی تبخیر می‌شوند و کانال‌های نانومتری ایده‌آلی برای حرکت روان یون‌های سدیم باقی می‌گذارند.

🔹 این دستاورد گامی ارزشمند در راستای اقتصاد چرخشی است؛ چرا که نشان می‌دهد می‌توان بدون تکیه بر عناصر تجدیدناپذیر یا فرآیندهای شیمیایی آلاینده، فناوری‌های دوستدار اقلیم را با استفاده از پسماندهای زیستی بازتولید کرد و هزینه‌های ساخت باتری را به طور چشمگیری کاهش داد.

[منبع]
🆔 @Science_Focus
#مهندسی_مواد #شیمی_سبز #باتری_سدیمی #فناوری_نانو #انرژی_تجدیدپذیر #محیط_زیست