مترجم: رضا محمدي
محققان به تازگي به تشريح مدلي رياضي براي طراحي مواد و مصالحي جديد براي ذخيره‌سازي الكتريسيته پرداخته‌اند. اين مدل مي‌تواند كمكي قابل ملاحظه به شيميدان‌ها و دانشمندان موادشناسي كند كه به شكل سنتي در مسير خلق مواد و مصالح جديد براي باتري‌ها و خازن‌ها بر شيوه آزمون و خطا اتكا دارند. پيشرفت مواد جديد براي ذخيره‌سازي انرژي، گامي مهم در مسير كاستن از گسيل‌هاي كربني در بخش‌هاي مرتبط با حمل و نقل و توليد و توزيع برق محسوب مي‌شود.
محققان در اين باره مي‌گويند: «امكان موجود در اينجا آن است كه مي‌توانيد باتري‌هايي بسازيد كه عمر به مراتب بيشتري داشته باشند و به مراتب كوچك‌تر باشند. اگر بتوانيد ماده‌اي با ظرفيت ذخيره‌سازي بسيار بالاتر از آنچه امروز در اختيار داريم طراحي كنيد، آنگاه خواهيد توانست عملكرد باتري‌ها را تا حد قابل ملاحظه‌اي بهبود دهيد.»
يكي از موانع اصلي موجود بر سر راه گذار از سوخت‌هاي فسيلي به سوخت‌هاي تجديدپذير، قابليت ذخيره‌سازي انرژي براي استفاده در آينده است؛ مثلاً در مورد مرتبط با تأمين انرژي خورشيدي، براي استفاده در ساعاتي كه خورشيد نمي‌تابد تقاضا براي ذخيره‌سازي ارزان و كارآمد افزايش يافته است، زيرا شركت‌هاي بيشتري به منابع انرژي تجديدپذير روي آورده‌اند و اين موضوع فوايد قابل ملاحظه‌اي براي سلامتي عمومي به دنبال خواهد داشت. محققان اميد دارند مواد جديد توليد شده به واسطه اين مدل در ابرخازن‌ها بهبود قابل ملاحظه‌اي ايجاد خواهند كرد و زمينه‌ساز نسل بعدي شيوه ذخيره‌سازي انرژي‌اي خواهند بود كه مي‌توانند جايگزين باتري‌هاي قابل شارژ در ابزارهاي داراي فناوري‌هاي پيشرفته نظير تلفن‌هاي همراه و خودروهاي الكتريكي شوند. ابرخازن‌ها به تركيب بهترين امكانات در حال حاضر موجود و قابل دسترس براي ذخيره‌سازي انرژي مي‌پردازند - باتري‌هايي كه انرژي زيادي را در خود نگه مي‌دارند، ولي به كندي شارژ مي‌شوند و خازن‌هايي كه به سرعت شارژ مي‌شوند، ولي انرژي اندكي را ذخيره مي‌كنند - اين مواد بايد قادر باشند تا هم در مقابل توان بالا و هم انرژي بالا مقاومت داشته باشند تا از بروز خرابي، انفجار يا آتش‌سوزي جلوگيري شود. باتري‌هاي كنوني و ساير ابزارهاي ذخيره‌سازي، تنگناي عمده در رابطه با گذار به انرژي پاك محسوب مي‌شوند. افراد زيادي مشغول كار كردن روي همين موضوع هستند، ولي اين شيوه، رويكردي جديد براي نگريستن به اين مسئله به شمار مي‌آيد.
محققان معتقدند: «ما مدلي را بسط داديم كه به شيميدانان موادشناس اجازه مي‌دهد تا در صورت چيدمان شدن دانه‌ها به نحوي مشخص، بدانند كه چه انتظاري در رابطه با عملكرد مواد ساخته شده مي‌توانند داشته باشند و نيازي به انجام مكرر اين آزمايش‌ها نداشته باشند. اين چارچوب همچنين نشان مي‌دهد اگر دانه‌هايتان را به همان روشي كه مدل پيشنهاد مي‌دهد چيدمان كنيد، به عملكرد حداكثري دست پيدا خواهيد كرد.» اين كاربري خاص براي ذخيره‌سازي الكتريسيته است، ولي مي‌توانيد از آن براي نمك‌زدايي يا هر‌گونه تصفيه غشايي نيز استفاده كنيد. اين چارچوب به شما اجازه مي‌دهد تا به شيمي متفاوتي نيز بپردازيد و آن را بر هر ماده متخلخلي كه طراحي مي‌كنيد اعمال نماييد.»
منبع: ساينس ديلي
