უკვე დიდი ხანია, ფტორიდები ლითიუმ-იონური ბატარეების პოტენციურ კონკურენტად მიიჩნევა. თუმცა, არსებობს ერთი გამოწვევა — საჭიროა მათი გაცხელება 150 გრადუს ცელსიუსზე. მიუხედავად ამისა, როგორც ჩანს, ეს პრობლემა უკვე დაძლეულია და ბატარეების ბიზნესში მოსალოდნელია დიდი რყევა.
კალიფორნიის ტექნოლოგიური უნივერსიტეტის მკვლევრის, რობერტ გრაბსის განცხადებით, ფტორიდების ბატარეები ენერგიის მაღალი სიმკვრივით გამოირჩევა, რაც იმას ნიშნავს, რომ ისინი უფრო დიდხანს სძლებს, ამჟამინდელ ბატარეებზე დაახლოებით რვაჯერ დიდხანს. რობერტ გრაბსმა 2005 წელს ნობელის პრემია მიიღო ქიმიაში.
ეს კი იმას ნიშნავს, რომ თქვენ ტელეფონის დატენვა არა ყოველდღე, არამედ კვირაში ერთხელღა მოგიწევთ. გარდა ამისა, ამ ტექნოლოგიით მნიშვნელოვნად შემცირდება ბატარეის ზომაც.
ელექტროქიმიურ ტექნოლოგიათა ტიპი, რომელიც თქვენს ჭკვიან მოწყობილობებს ენერგიით ამარაგებს, იყენებს ლითიუმის პოზიტიურად დამუხტულ Li2+ კათიონებს, გარკვეული ქიმიური „დგუშის“ მსგავსად, რათა ელექტრული მუხტი წრედში გაატაროს.
სრულად დამუხტვისას, კათიონების მიწოდება ბატარეის ანოდს იკავებს. მას შემდეგ, რაც წრედი შეიკვრება, იონები კათოდში გადაიტყორცნება და წარმოიქმნება დენი, რომელიც შემდეგ ყველა მნიშვნელოვან საქმეს აკეთებს. ქსელის გადასატვირთად საჭიროა მხოლოდ ის, რომ ძაბვამ ლითიუმის დგუშს უკან დაბრუნება უბიძგოს.
რა თქმა უნდა, ამ დგუშს პირიქით მუშაობაც შეუძლია. ასეთ ნეგატიურ იონებს, როგორებიცაა მაგალითად ფტორიდები (F-), ასევე შეუძლიათ გამტარში ელექტრონების გავლისთვის საჭირო ძაბვის წარმოქმნა.
თითოეულ იონზე დამუხტვათა დაბალი რიცხვის წყალობით, გარკვეულწილად, მათ უკეთესი სამსახურის შესრულებაც შეუძლიათ.
NASA-ს რეაქტიულ ძრავთა ლაბორატორიის მკვლევრის, სიმონ ჯონსის თქმით, იმისათვის, რათა ბატარეამ დიდხანს გაძლოს, თავიდან უნდა ავიცილოთ მისი ხშირად დატენვა.
იისი განცხადებით, მრავალჯერადად დამუხტვად მეტალის კათიონებზე გადასვლა რთულია, მაგრამ იგივე შედეგის მიღწევა შესაძლებელია რამდენიმე ერთჯერადად დამუხტვად ანიონებზე გადასვლით, რომელიც შედარებით ადვილად განიმუხტება.
განსხვავება დაახლოებით მიმტანს წააგავს, რომელსაც ლანგრით სასმელები დააქვს. ერთი მიმტანის ლანგარზე არსებული სასმელები შეიძლება უფრო ეფექტიანი იყოს, მაგრამ მეორისაზე არა.
ამის მსგავსად, პატარა ანიონებზე დაფუძნებული ტექნოლოგიით, თეორიულად შესაძლებელია უკეთესი ბატარეის შექმნა. ფტორიდებს საკმარისად მცირე ატომური მასა აქვთ იმისათვის, რათა ჯერ კიდევ 1970-იან წლებში მიექციათ ყურადღება, როგორც შესაფერისი ანიონის კანდიდატებს.
თუმცა, როგორც გრაბსი აღნიშნავს, მუშაობაში ფტორიდები შეიძლება საკმაოდ არახელსაყრელი იყოს, რადგან ისინი საკმაოდ კოროზიული და რეაქციულია.
იონები სოლიდური სტრუქტურის ნაწილია, რომელიც მათ აქეთ-იქით ადვილად მოძრაობის საშუალებას არ აძლევს. ყოველ შემთხვევაში, ოთახის ტემპერატურაზე.
ეს პროცესი გაცილებით მარტივია 150 გრადუს ცელსიუს ტემპერატურაზე მაღლა. რა თქმა უნდა, ეს შემთხვევა კიდევ ერთი ხელის შემშლელი ფაქტორია.
თუმცა, ამ პრობლემის გადასაწყვეტად, კალიფორნიის ტექნოლოგიური უნივერსიტეტის მკვლევრებმა მიმართეს ელექტროლიტურ გამხსნელს, რომელსაც BTFE-ს უწოდებენ.
აღმოჩნდა, რომ ეს გამხსნელი ბრწყინვალედ საქმეს ასრულებს — ფტორიდების ანიონებს ელეტქროდებს შორის შეჭრის საშუალებას ოთახის ტემპერატურაზე აძლევს. დანამატების გამოყენებით, მკვლევრებმა მისი წარმადობის უფრო გაძლიერება სცადეს.
საბოლოო ფორმულა სტაბილურია, იძლევა მაღალი გამტარობის საშუალებას და ოპერაციების დაშვება მრავალ სხვადასხვა ძაბვაზე შეუძლია.
სპილენძ-ლანთანის ტრიფტორიდთან ამ სითხის შეწყვილების გზით, მკვლევრებმა დაადგინეს, რომ შესაძლებელი იყო ანიონზე დაფუძნებული ეფექტიანი ბატარეის შექმნა, რომლის დამუხტვა და განმუხტვაც ზედმეტი გახურების გარეშეა შესაძლებელი.
NASA-ს რეაქტიულ ძრავთა ლაბორატორიის მკვლევრის, სიმონ ჯონსის თქმით, ეს ტექნოლოგია ჯერ მხოლოდ განვითარების საწყის ეტაპზეა, მაგრამ ეს გახლავთ ფტორიდების პირველი მრავალჯერადი ბატარეა, რომელიც ოთახის ტემპერატურაზე მუშაობს.
შესაძლოა, ლოდინმა დიდხანს მოგვიწიოს, მაგრამ ეს ამად ნამდვილად ღირს — წარმოიდგინეთ, რომ სმარტფონს კვირაში მხოლოდ ერთხელ დატენით.
კვლევა ჟურნალ Science-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია caltech.edu-სა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
